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纳米材料的可控制备及其应用已成为纳米技术领域的重要课题之一。金属硫属化合物是一类兼具物理、化学性质的特殊无机功能性材料。其中硫化铜系列(Cu2-xS)作为低毒性半导体材料在光电能源转化、生物医学、催化等领域被广泛应用,一度成为研究热点。基于以上分析,本论文集中研究了Cu2-xS纳米材料不同形貌和组分的可控合成及其在过氧化氢(H2O2)生物传感器、催化水分解领域中的应用。开展研究工作如下:i.制备不同形貌或不同组分的系列硫化铜纳米晶体材料,并研究其对H2O2的还原能力;ii.以Cu S纳米片为模板还原得到Cu2S纳米片,并探索其在氨基酸辅助下的水氧化(OER)性能;iii.成功引入碳布(CFP)作为基底并建立了原位生长法即在CFP上先后生长一层钴酸镍(Ni Co2O4)纳米线和Cu S纳米颗粒制备得到三维异质结构电极,进而开展电极在析氢反应(HER)电催化领域的研究。具体工作如下:一:综述不同化学计量组分、相态和晶体结构的硫化铜系列纳米材料,目前其主要制备方法、特殊性质及应用,OER和HER的概念及机理。二:利用三价铝离子对Cu2-xS纳米材料形貌的调控和温度对Cu2-xS尺寸的影响,分别制备得到Cu S纳米片、Cu1.12S纳米四面体、Cu1.8S纳米立方体三种不同形貌和大小从11.0 nm到28.9 nm不同尺寸的Cu S纳米片。该Cu2-xS纳米材料作为检测器可用来检测0.2 M磷酸缓冲溶液中H2O2的含量且发现11.0 nm的Cu S纳米片的检测性能最好,其检测限可达到0.18×10-6 M,检测范围为5×10-6 M到11.1×10-3 M。Cu S纳米片高效的H2O2检测性能可以进一步实现体外细胞(人体胃癌细胞MKN-45)H2O2的检测。三:高温热注射法合成的六方晶相Cu S纳米片作为模板还原后得到立方晶相Cu2S纳米片。相较于Cu S纳米片,Cu2S纳米片具有更加优异的水氧化催化性能。在磷酸盐缓冲溶液中,甘氨酸辅助下的Cu2S纳米片表现出的OER催化性能甚至接近商业化Ir/C(20%)。四:该体系以CFP为基底,采用简单的溶剂热法在CFP上生长一层Ni Co2O4纳米线,继而通过水浴法在纳米线上包覆一层Cu S纳米颗粒使纳米线直径更大、表面更粗糙。制备得到的三维异质结构电极材料CFP/Ni Co2O4/Cu S作为一种自支持电极材料,析氢测试过程中不需要引入nafion等高分子聚合物。该电极材料在酸性条件下的析氢性能甚至比许多已报导的非Pt材料更为优越:起始过电位为31.3 m V,塔菲尔斜率为41 m V dec-1,交换电流密度为0.246 m A cm-2,电极的催化性能最少可以保持50 h,其法拉第电流效率接近100%则表明测试过程中几乎没有活性损失。CFP/Ni Co2O4/Cu S电极材料被组装成电解池后控制电压为1.5 V,测得的阴极电流密度为18 m A cm-2,研究发现该电极材料在一节普通电池的驱动下即可产生大量氢气(H2)。