纳米材料由于具有小尺寸效应、大比表面积、量子效应等优良性能,在电化学传感器、电容器、电池、电催化等诸多电化学领域都备受关注。尤其是在电化学传感领域,纳米材料可以提高电化学传感器的催化活性、灵敏度、稳定性和重现性。金属或金属氧化物(Au、Ag、CuO、Co3O4、NiO等)纳米材料已被广泛地用来构建电化学传感器。金属有机框架结构(如MOFs、ZIFs、MMPFs等)及其衍生物在纳米材料中越来越受关注,因其结构、形貌、组成成分的多样化和具有疏松多孔性,同时MOFs材料具有功能性的孔道、高的比表面积、稳定而多样的结构等特点,使其在选择性催化、分子识别、可逆性主客体分子(离子)交换、分离与提纯、吸附、生物传感材料、光电材料、磁性材料和芯片等新材料的开发中都有巨大潜在应用价值。本论文的工作主要是基于金属纳米材料及MOFs衍生的纳米复合材料制备了四种无酶葡萄糖传感器,采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射(XRD)、N2吸附脱附等温线和电化学等技术对材料进行表征,并对传感器的性能进行了详细研究。具体内容包括如下四个方面:1.采用一种绿色简便的方法制备了类石墨烯结构的三维泡沫多孔碳与金属镍纳米粒子的复合物并应用于葡萄糖的无酶检测。我们将废弃的柚子皮用作支撑材料,通过简单的浸泡经高温煅烧形成负载大量金属镍纳米粒子的三维多孔碳/金属镍纳米颗粒的复合材料。所制备的材料采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、氮气吸脱附等温线、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等手段进行了详细的表征。在高温煅烧过程中所形成的类石墨烯泡沫状三维多孔碳结构材料对葡萄糖的氧化表现出了优异的催化性能。这主要归因于材料本身所具有的独特的催化活性位点、良好的电子传输能力。三维泡沫状多孔碳与金属镍纳米粒子的复合材料检测葡萄糖的线性范围是15.84μM-6.48 mM,检出限为4.8μM。本研究为制备基于多孔碳材料的新型电化学传感器提供了新思路。2.基于生物碳KSC和MOFs复合衍生并并通过简单的热分解法制得的铜纳米材料并应用于无酶葡萄糖传感。通过扫描电子显微镜,X-射线粉末衍射和电化学技术等方法对所制备的材料进行表征,结果表明热分解前后始终保持原始的形貌,形成的铜纳米颗粒嵌入在三维碳材料里面,并形成类似蚁丘状的结构。由于最终材料的大比表面积和高催化活性,从而使得基于3D-KSC/铜纳米颗粒所制备的无酶葡萄糖电化学传感器具有较宽的线性范围(1.91μM-5.62 mM)和较低的检出限(0.57μM)。基于3D-KSC/铜纳米颗粒所制备的无酶葡萄糖电化学传感器制备方法简单,对葡萄糖具有良好的催化活性,使之在新型无酶电化学葡萄糖传感器的构建方面具有潜在的应用前景。3.基于三维大孔碳负载的分层的ZnO-NiO纳米片制备的电极应用于无酶葡萄糖传感研究。通过将锌掺杂进入镍的金属有机框架后形成分层ZnO-NiO纳米片,再将制备出的分层ZnO-NiO纳米片固载在煅烧过的洋麻杆表面形成的三维大孔碳上应用于无酶葡萄糖传感中。制备三维大孔碳负载分层的ZnO-NiO纳米片的过程中采用了X射线粉末衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和N2吸/脱附等温线等表征手段。结果表明少量的锌能够有效控制分层的ZnO-NiO纳米片的形貌。三维大孔碳负载分层的ZnO-NiO纳米片具有的多孔结构能够有效扩大电极有效面积,提高材料的导电性和传质性能。基于三维大孔碳负载分层的ZnO-NiO纳米片所制备的电极应用于无酶葡萄糖传感的检测,具有从13μM到4.86 mM的宽检测范围、4.12μM的低检出限、快速的反应时间(<3 s)和较高的灵敏度(448.6μA mM-1 cm-2),表明该材料在电化学无酶葡萄糖传感中具有潜在的应用前景。4.将洋麻杆碳化得到的三维多孔碳材料(3D-KSCs)用作导电支撑材料沉积石墨烯和铜钴双金属纳米材料并应用于电化学葡萄糖传感器。铜钴/石墨烯/三维KSCs一体电极由两个步骤合成。分别通过电沉积的方法将还原石墨烯和铜钴纳米粒子逐步沉积在三维KSCs的孔道内。KSCs三维大孔结构与其足够大的比表面积使大量的具有褶皱结构的还原石墨烯覆盖在KSCs上,这样有效地避免它们的聚集并提高了铜钴纳米复合物的稳定性。由于其独特的纳米结构,在电化学无酶葡萄糖传感应用上,铜钴/石墨烯/三维KSCs一体电极表现出了优越的性能和较宽的线性范围(0.015-3.95 mM)、较低的检测限5μM。可望为研制新型纳米电化学传感平台提供新的思路。