电化学传感器因其高的灵敏度和低的检测限在分析化学领域受到广泛的关注,而高灵敏的电化学传感器离不开高活性电催化剂的开发。研究表明,改善电催化动力学过程包括物质传输和电子转移可显著增强材料的电催化活性。由于电催化动力学过程与催化剂的结构密切相关,研究人员一直致力于设计电催化剂的结构。3D空心纳米结构具有大的比表面积、丰富的孔隙结构、良好的内部空间和高的电子收集效率,可促进电催化动力学,有效提高材料的电催化活性。此外,选择过渡金属作为电催化剂的材料可为电催化过程提供高活性的氧化还原电对,进而增强氧化还原反应。本文利用Cu₂O作为模板,设计合成两类基于过渡金属（Ni,Mn,Cu）的多级笼状纳米活性材料作为电化学传感器的电催化剂,以期优化电催化动力学过程,构建高灵敏的电化学传感器。具体工作如下:1.研究从动力学角度出发,提出3D空心纳米结构和2D片状纳米结构的复合可以进一步改善电催化动力学的观点;利用腐蚀沉积法（CEP）和水热法,本文首次将Ni（OH）₂纳米笼与MnO₂纳米片复合（Ni（OH）₂ NCs@MnO₂ NSs）作为多巴胺（DA）电化学传感器的电催化剂。空心笼状支架与二维纳米片之间的协同作用改善了电催化动力学:笼状支架的固定作用避免了纳米片的团聚,同时纳米片为空心支架提供了足够的比表面积和扩散通道,理论计算结果表明多级结构的动力学参数相比单一空心材料有大幅提高。实验结果表明,修饰的电极对多巴胺具有响应时间短（1.14 s）、灵敏度高(467.1μA mM^-11 cm^-2和1249.9μA mM^-1 cm^-2)、检测限低（1.75 nM）、选择性、重复性和稳定性优异等特点。最后,Ni（OH）₂ NCs@MnO₂NSs修饰的电极成功检测多巴胺注射液中的DA浓度,测得DA的回收率在92%和101.7%之间,标准偏差值（RSD）小于4.1%,展现了在DA电化学传感器中潜在的应用价值。2.通过对Cu₂O模板的两步硫化处理以及完全的刻蚀,实验设计并制备双层的CuS纳米笼（2-CuS NCs）作为抗坏血酸（AA）电化学传感器的电活性催化剂。双层纳米笼状结构的构建提高了空心材料内部空腔的利用率,改善了电催化动力学。相比单层空心结构,双层结构具有更大的比表面积和更高的空间利用率,理论计算表明双层结构的扩散系数和催化效率常数均优于单层结构,从而表现出更优异的电催化活性。实验结果表明,比起单层的CuS纳米笼（1-CuS NCs）,2-CuS NCs修饰的电极在AA检测中表现出更加优异的电化学性质,包括高的灵敏度(523.7μA mM^-11 cm^-2)、短的响应时间（0.31 s）和低的检测限（0.15μM）。