质子交换膜燃料电池具有清洁、高效、便携以及启动温度低等优点,拥有广阔的应用前景。催化剂作为质子交换膜燃料电池的核心材料,其催化性能和耐久性能直接决定了电池的输出功率和使用寿命。微波辅助法具有反应迅速、加热快、节能、无污染等优点,有利于制备粒径小、高分散的催化剂材料。本论文采用微波辅助合成法制备了二氧化钛与石墨烯的复合载体及载Pt催化剂。通过现代谱学显微技术和电化学方法对其结构、电催化活性、稳定性进行了研究,并剖析了可能的反应机理,主要结果如下:（1）采用改良的Hummers实验方案制备出氧化石墨烯,再通过微波辅助法还原得到石墨烯。该石墨烯的片层结构明显,比表面积为388.37 m2/g。（2）采用微波辅助法制备TiO₂。与传统加热方式制备的TiO₂相比,微波辅助法制备的TiO₂纳米颗粒更小,结晶度更高,制备周期短。在合成温度较低时,TiO₂的结晶不完全;温度过高时,TiO₂的晶核相互聚集,形成不规则的形貌。（3）分别采用机械化学法和原位生长法结合微波辅助法制备了TiO₂-Graphene复合材料。研究结果表明机械化学法复合的样品能更好地保持石墨烯和二氧化钛各自的形貌。（4）采用微波辅助法制备的Pt/graphene-TiO₂催化剂,锐钛矿型TiO₂均匀的分散在石墨烯的片层上,且Pt粒子均匀的分散在复合载体上,粒径均匀,平均粒径约为2.5 nm。与Pt/C催化剂相比,复合催化剂呈现了良好的催化活性和稳定性。当TiO₂的含量为20%时,其综合性能最好。