阴离子在生物体内、环境污染物、化学反应过程中普遍存在且起着重要作用，对阴离子简单快速的识别在生物化学领域和环保研究领域都有重要的意义。二茂铁基化合物由于其良好的稳定性、电化学性质及反应活性，被认为是一种理想的阴离子传感材料。本文设计、合成了7种新型二茂铁基化合物，详细研究了这些化合物的电化学行为及影响因素，推导了电极反应动力学关系式；采用循环伏安法（CV）、核磁（NMR）、紫外-可见光、红外光谱等方法研究了所制备化合物的阴离子识别性质。通过缩合反应制备了两种含酯基的二茂铁基支化化合物，研究了所制备化合物的电化学行为，发现两种化合物在CH₂Cl₂溶液中均为扩散控制的不可逆过程；采用循环伏安法研究了这两种化合物在CH₂Cl₂溶液中的阴离子识别性质，发现酯基化合物对各种阴离子能给出不同程度的电化学响应，对H₂PO₄^-有较好的选择性，而树枝状化合物由于氧化还原峰形较好比超支化聚合物更适合用于离子识别；采用¹H-NMR、UV-Vis研究了树枝状化合物与H₂PO₄^-的结合方式，发现受体与阴离子间的作用主要是酯基与H₂PO₄^-之间的氢键。制备了三种含酰胺基的二茂铁基化合物，研究了这些化合物在溶液中的电化学性质，发现在CH₂Cl₂中，低扫描速率为可逆CV行为，高扫描速率下为准可逆行为，采用循环伏安法研究了三种化合物的阴离子识别性质，发现同时含胺基和酰胺基的化合物对H₂PO₄^-及F^-有明显的电化学响应，而不含胺基的化合物仅对H₂PO₄^-有较为明显的响应；采用核磁共振研究了两种化合物的阴离子识别性质，发现H₂PO₄^-可以引起胺基化合物中酰胺基质子及胺基质子化学位移发生显著变化，HSO₄^-也可以引起其质子发生相似的变化，而对酰胺基化合物，H₂PO₄^-可以引起其亚胺基质子化学位移移向低场；采用UV-Vis光谱研究了三种化合物的阴离子识别性质，发现这些化合物对H₂PO₄^-都表现出一定的紫外响应。迄今为止，水溶液中的阴离子识别仍然是一个挑战。本文通过[1+1]缩合反应制备了一种水溶性的二茂铁基环胺化合物，研究了化合物在CH₂Cl₂、CH₃CN及CH₃CN/H₂O混合溶剂中的电化学行为，发现化合物在纯有机溶剂中电化学可逆性较好，在CH₃CN/H₂O混合溶剂中随水含量增加氧化还原峰形变差，水含量小于20％时可观察到明显的氧化还原峰；电化学及核磁测试结果表明化合物在CH₂Cl₂、CH₃CN中对四面体阴离子如H₂PO₄^-、HSO₄^-有较强的选择性识别能力，在水含量小于20％的CH₃CN/H₂O混合溶剂中表现一定的阴离子识别能力；紫外-可见光谱滴定实验表明，化合物与阴离子的结合强度随溶剂极性的增强而减弱，在不同溶剂中对阴离子的选择性顺序基本相同，但是在纯水溶剂中只对HSO₄^-有一定的识别能力，可能是基于受体大环空腔与HSO₄^-阴离子较好的匹配作用。采用两种方法将二茂铁基化合物修饰电极制备了电化学传感器：二茂铁甲酸芘甲酯与多壁碳纳米管共沉积成膜修饰玻碳电极及N，N’，N’，N’-四二茂铁二乙烯三胺甲酰胺修饰碳糊电极。研究发现，碳纳米管的引入对膜修饰电极的稳定性有一定的改善，成膜物中二茂铁基化合物与碳纳米管的质量比为5：1时所制备的电极稳定性及电化学可逆性相对较好，而碳纳米管修饰的电极相对于纯化合物膜电极的阴离子识别能力有微弱提高；碳糊电极中电极材料的组成对电化学性质有显著的影响，以碳糊：石蜡=9：5、化学修饰剂含量为16％的混合物所制备的电极电化学性质相对较好，研究碳糊电极的阴离子识别性质发现，在乙醇溶液中，H₂PO₄^-引起电极峰电流增大约25％，电极对其它离子电流响应不明显，从而表现较好的H₂PO₄^-选择性识别。