本文主要合成了一系列以四氧化三铁（Fe₃O₄）和碳材料的复合物为载体或催化剂本身的催化剂，并将其应用于碳-碳偶合反应（C-C coupling reaction）或电催化还原反应的过程中。主要由以下三部分的内容组成：（1）通过水热合成法得到了由多羟基（-OH）的葡萄糖(C₆H₁₂O₆)碳膜（CF）包裹的Fe₃O₄纳米颗粒载体Fe₃O₄@CF，再通过高温回流还原氯化钯（PdCl₂）溶液与载体分散液的方式得到了高负载量的Pd催化剂（Pd mol%=25%），并将其用于了Suzuki偶合反应的催化中。考察了反应时间、碱试剂、Pd负载量及pH值对催化剂活性和重复使用性的影响。实验结果证明，在优化的条件下，该催化剂可催化Suzuki偶合反应高效进行。以产物联苯的质量为准，反应的产率可高达94.74%，且将其连续3次反应之后产率仍可达87.65%。（2）以石墨烯氧化物为模板，通过离子交换、共沉淀得到了Fe₃O₄-GO复合物载体，再通过回流还原的方式得到了可磁分离、易回收的负载型催化剂Fe₃O₄-GO-Pd，并研究了该催化剂对Suzuki和Heck偶合反应的催化活性。考察了温度、碱试剂、反应时间、Pd负载量或溶剂对催化剂活性的影响。实验结果证明：当温度为160℃，时间为6h，Na₂CO₃为碱，DMF为溶剂时，催化剂Fe₃O₄-GO-Pd催化Suzuki和Heck偶合反应的产率分别高达100%和98.64%，且重复使用三/四次后，产率仍分别高达88.51%和97.51%.（3）通过热处理及共沉淀的方法得到了石墨烯氧化物-四氧化三铁（GO-Fe₃O₄）复合物，再以电化学还原的方式得到了石墨烯-四氧化三铁（GR-Fe₃O₄）复合物，并将其应用于过氧化氢（H₂O₂）传感器的构建中。通过X-射线衍射（XRD）和傅里叶红外（FT-IR）对GR-Fe₃O₄的结构和表面组成进行了表征；通过电化学交流阻抗（EIS）对电化学还原前后复合物的电阻进行了表征。电化学测试证明：GR-Fe₃O₄制备的电化学传感器对H₂O₂的还原具有高电流响应和低过电位的特点。与Fe₃O₄和GO-Fe₃O₄修饰的电极相比，GR-Fe₃O₄修饰的电极具有更宽的线性范围(5.0×10^-72.89×10^-3M, R=0.998)，更低的检测限(1.3×10^-7M)以及更高的检测灵敏度(22.27μA·mM^-1·cm^-2)。