石墨烯是单层碳原子紧密堆积成的具有蜂窝状晶格结构的二维新型碳材料。这种平面多环芳香烃原子晶体可以看作是其他同素异形体基本构建单元,它可以堆叠成三维的石墨,也可以卷曲为一维的碳纳米管和零维的富勒烯。石墨烯材料对一些氧化还原电对和生物小分子(如NADH)都表现出优异的电催化性能。虽然大量的研究工作都探讨了石墨烯电子转移的性质,但是对石墨烯电化学活性仍然没有统一和清晰的认识。另一方面,进一步提高石墨烯的电化学活性是拓展石墨烯应用的有效途径。杂原子掺杂是调控石墨烯电学性能和界面化学性能的有效手段。氮原子具有与碳原子相似的原子半径以及五个可以同碳原子成键的价电子,因而被广泛的应用于石墨烯材料化学掺杂。本文中,我们首先研究了不同还原程度石墨烯的电化学活性,探讨石墨烯的电催化机理；同时,我们提出了一种绿色简便的制备氮掺杂石墨烯的电化学方法。1)石墨烯电催化机理的讨论基于我们研究组提出的电化学还原氧化石墨制备石墨烯的方法,通过控制电极电位可以方便地调控电极表面的费米能级,从而实现对氧化石墨表面含氧官能团的选择性可控还原,得到不同还原程度的石墨烯。同时,我们选择不同结构和不同荷电量电活性探针(多巴胺、抗坏血酸、氢醌和NADH,正电性外壳层探针Ru(NH3)63+/2+,负电性内壳层探针Fe(CN)63-/4-等),来研究不同还原程度的石墨烯的电化学活性,以探索含氧官能团、缺陷和边缘位点、导电性以及静电作用对石墨烯电催化性能的影响。研究结果将为石墨烯电化学传感器的构建提供理论依据和实验指导。2)室温电化学方法制备氮掺杂石墨烯及其电催化氧气还原我们设计了一种室温、水溶液电化学制备氮掺杂石墨烯的新方法。此方法以氨水为氮源,氧化石墨为起始原料,在室温和水溶液的条件下,同时实现氧化石墨的还原和氮原子的掺杂。X-射线光电子能谱和Raman散射光谱表征结果表明：采用电化学技术可以在水溶液和室温条件下实现石墨烯的N原子掺杂,在-1.6V还原电位制备条件下,N/C的原子百分比为3.95%。利用本方法制备的p型氮掺杂石墨烯中,N原子构型是以吡啶和吡咯型为主。最后,我们以氮掺杂石墨烯为催化剂,研究了其对氧气电化学还原反应的催化性能。电化学实验显示,碱性条件下电化学制备的氮掺杂石墨烯可以高效的催化氧气四电子电化学还原反应。