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贵金属纳米催化剂因其催化活性高、化学稳定性好等优点,具有广阔的应用前景,但储量稀少、价格昂贵且在制备过程中易团聚等缺点限制了其应用。选择合适的载体既能提高贵金属纳米材料的分散度、提高利用率,同时功能性载体与贵金属纳米粒子之间的协同催化作用,能够提高复合材料的催化活性。本论文首先以氧化石墨烯（Graphene Oxide,GO）、甲醛和三聚氰胺为原料,经简单水热自组装和热分解,制备了共价键链接的氮掺杂三维交联石墨烯（Robust Three Dimensional N-doped Graphene,R3DNG）,然后以R3DNG为载体,制备了氮掺杂三维交联石墨烯/贵金属纳米粒子复合材料,利用R3DNG和贵金属纳米之间的协同作用,提高复合材料在电化学方面的应用性能。首先制备了Pt纳米粒子/R3DNG复合材料（PtNPs/R3DNG）,并考察了其在酸性条件下对甲醇的电催化氧化性能。复合材料呈三维多孔结构,PtNPs均匀分布在R3DNG表面,平均粒径约为2.5 nm,总的BET表面积为314.8 m2 g-1,总孔体积为1.16 cm3 g-1。PtNPs/R3DNG电化学活性表面积（ECSA）高达45.8 m2 g-1,远高于商业铂碳催化剂（Pt/C）的ECSA(30.8 m2 g-1),对甲醇的电催化阳极峰电流(1.63 A mg-1 Pt),是Pt/C(0.58 A mg-1 Pt)的2.8倍。PtNPs/R3DNG复合材料因其超高的催化活性、优异的抗中毒能力及优良的循环稳定性,有望成为良好的直接甲醇燃料电池催化剂催化剂。其次制备了Pd纳米粒子/R3DNG复合材料（PdNPs/R3DNG）,并考察了对葡萄糖的电催化氧化性能。复合材料呈三维多孔结构,PdNPs均匀分布在R3DNG表面,平均粒径约为3.2 nm,总的BET表面积为252.3m2 g-1,总孔体积为2.08 cm3 g-1。在碱性条件下,PdNPs/R3DNG对葡萄糖有很好的电催化活性,以此构建的无酶葡萄糖电化学传感器有较宽的线性范围,第一个线性范围在1 mM10 mM（R2=0.9964）,灵敏度为17.4μA mM cm-2。第二个线性范围是11 mM24 mM（R2=0.9945）,灵敏度为7.36μA mM cm-2。该复合材料无酶葡萄糖电化学传感器具有良好的重现性、稳定性和抗干扰能力。最后制备了Ru纳米粒子/R3DNG复合材料（RuNPs/R3DNG）并考察了对电化学析氢反应（HER）和析氧反应（OER）的催化性能。复合材料呈三维多孔结构,RuNPs均匀分布在R3DNG表面,平均粒径约为3.8 nm。在酸性条件下催化析氢反应,当电流密度到10 mV cm-2时所需的过电位仅30 mV,Tafel斜率为39.9 mV dec-1;在碱性条件下,过电位为128 mV,Tafel斜率为87.7 mV dec-1。在酸性条件下催化析氧反应,过电位为250 mV,Tafel斜率为73 mV dec-1;碱性条件下,过电位为280mV,Tafel斜率为79 mV dec-1。复合材料催化剂在经过20000次循环测试后电位仅变化8 mV(100 mV cm-2),稳定性好。证明RuNPs/R3DNG复合材料是优异的电化学析氢和析氧反应双功能催化剂,具有很好的应用前景。