为了促进可再生H₂-O₂燃料电池的商业化,迫切需要寻找廉价、高活性和长寿命的电催化剂来提高燃料电池中阴极O₂还原反应（ORR）动力学过程和降低电解池中阴极析H₂反应（HER）的过电势。本论文中,我们通过原位静电组装、分步组装策略以及原位还原方法,成功地将一些高度单分散的非Pt双金属或三金属纳米晶（NCs）集成到石墨烯（graphene,G）或还原的石墨烯氧化物（rGO）纳米片上,得到了一系列的G或rGO-金属NCs杂化材料或纳米复合物,如:强耦合的 G-MPd₃（M = Fe,Cu,Ag,Au,Cr,Mo,W）纳米复合材料（NCPs）、rGO-单分散 Co-Pd NCs NCPs、rGO-分枝状 NiPd₂NCs 杂化材料、G-AuxFeyPdz NCs NCPs 等。采用 EDS、XRD、ICP、XPS、TEM、HRTEM、元素 Mapping 分析等多种手段对所得杂化或复合材料的组份和微结构进行了充分表征。在此基础上,系统研究了它们在不同介质中电催化ORR或HER反应性能,并探索了相应的催化机制,取得了较满意的初步结果。具体如下:（1）通过静电相互作用,将特定的配阴离子和配阳离子依次组装到用过量阳离子聚合物（PDDA）功能化的氧化石墨烯（GO）上,得到了 M-Pd双金属配合物/PDDA-GO复合前驱物。然后,在H₂/Ar气氛下热处理所得复合前驱物,成功地得到了一系列、强耦合的 G-MPd₃（M= Fe,Cu,Ag,Au,Cr,Mo,W）NCPs。电催化测试表明所得一系列G-MPd₃ NCPs都可在碱性介质中高效催化ORR反应。其中,G-FePd3 NCPs的催化活性最高。该工作不仅提供了简单普适的策略将单分散、亚10 nm的MPd₃ NCs原位集成到G上得到了强耦合的NCPs,而且为今后设计高性能的多组份杂化电催化剂用于碱性燃料电池奠定了坚实的基础。（2）在油酸（OA）和十二胺（DDA）体系中,采用硼烷-叔丁基胺配合物（BTBC）作为还原剂还原Pd（acac）₂和Co（acac）₂前驱物,在优化OA、DDA摩尔比和BTBC用量的条件下,可控合成了单分散的Co-Pd合金NCs。然后通过“两相分散混合-蒸发溶剂”的策略,将它们组装在预先合成好的rGO纳米片上,得到了 rGO-CoPd NCPs。电催化测试表明所得rGO-CoPdNCPs可在碱性条件下高效催化ORR,其起始还原电位约为-0.06V（vs.SCE）。除了能很好地催化ORR反应外,所得rGO-CoPd NCPs还可在酸性条件下高效催化HER反应,其析H₂电位约为-0.020 V（vs.RHE）。该工作表明rGO-CoPdNCPs可作为一种有前途的“双功能催化剂”用于可再生H₂-O₂燃料电池中。（3）在DMF和DDA混合溶剂中,以GO、Ni（acac）₂和Pd（NO₃）₂作为前驱物,利用DDA作为还原剂热还原上述前驱物,成功地得到了 rGO-NiPd₂NCsNCPs。其中,NiPd₂合金NCs组份的形貌为分枝状,其大小较为均匀,很好地分散在浅色的薄片（rGO）上,且NCs内和NCs间的间隙清晰可见。电催化测试表明在酸性和碱性介质中,rGO-NiPd₂ NCPs都可很好地催化ORR。此外,我们还发现所得rGO-NiPd₂ NCPs催化ORR性能优于商业Pt/C催化剂,有望取代传统Pt基催化剂用于燃料电池中。（4）在前期采用静电组装和氢还原策略合成G-MPd₃ NCPs的基础上,我们将之发展用于合成G-AuxFeyPdzNCPs。通过调控复合前驱物中Au、Fe、Pd的比例,可控制最终所得三元金属NCs杂化材料中Au、Fe、Pd的原子个数比,成功地合成了 G-AuFe2Pd₂、G-AuFePd、G-Au2FePd 和 G-Au4FePd NCPs。电催化测试表明所得G-AuxFeyPdzNCPs在碱性介质中都可很好地催化ORR。其中,G-AuFePd NCPs的催化活性最高,其起始还原电位为0.12V（vs.SCE）,优于近来报道的一些Pd基、Ag基和Au基双金属ORR电催化剂以及商业Pt/C催化剂。该工作揭示了 G-AuFePd NCPs可取代传统的Pt/C催化剂,用于碱性燃料电池中。