石墨烯是一种具有二维共轭结构、单原子厚度的新型碳材料。这一材料具有优异的导电性、力学性能、电化学稳定性、高电子迁移率、大比表面积、从而在催化剂领域具有重要的潜在应用价值。本论文以石墨烯作为基体材料，血红蛋白酶与磷酸钴作为主体催化剂，通过组装复合技术制备了氧化石墨烯/血红蛋白酶（GO/Hb）水凝胶以及还原石墨烯/磷酸钴膜（rGO/CoPi）复合催化剂。表征了催化剂的结构，测试了其催化性能，主要内容和结果如下：将9毫克每毫升氧化石墨烯分散液与血红蛋白的溶液混合，在机械震荡的作用下形成GO/Hb复合水凝胶。该凝胶具有三维多孔网络结构，生物酶起到了交联剂的作用。以该复合催化剂催化了焦性没食子酸的在有机体系中过氧化反应，该GO/Hb复合水凝胶表现出优于GO溶液与自由的Hb催化活性。复合水凝胶所形成的水系微环境不仅起到了固定酶的作用，最大程度的保存了酶的反应活性，而且可以作为反应场所，使反应物进入微体系进行反应，产物在有机溶剂的作用下被萃取出。凝胶作为一个整体，可以在反应结束后很容易的取出，这在工业化的有机合成以及酶促反应中具有潜在的应用价值。采用电化学沉积的方法，依次在同一电极上沉积还原石墨烯与磷酸钴，得到了rGO/CoPi复合薄膜催化剂。该rGO/CoPi复合薄膜材料具有三维多孔结构，并且CoPi被稳定地负载在石墨烯的片层上。直接将rGO/CoPi复合薄膜的电极作为工作电极，测试了催化水分解的性能。结果表明：rGO/CoPi复合催化剂可以加快不同价态的钴离子的转化速率，降低水的分解电位。对电解水的反应，rGO/CoPi复合催化剂具有比CoPi高的催化性能。