磷酸铁(FePO4)具有良好的生物相容性、丰富的P043-和稳定的3D骨架结构,已广泛应用于催化领域,并在生物传感和新能源领域有着潜在的应用。因此,研究FePO4及其纳米复合物的制备方法并应用于生物传感和新能源领域,有利于生态环境的保护。本文以FePO4为研究对象,发展了简单、快速制备FePO4纳米材料及其复合材料的方法,并研究了FePO4及其纳米复合材料在生物传感和锂离子电池中的应用,拓展了FePO4的应用范围。本论文的主要研究内容及结果有：(1)利用微波法制备了FePO4纳米材料并研究了其在蛋白质固定及生物传感方面的应用利用快速简单的微波法制备了FePO4纳米材料。用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、能量散射光谱仪(EDS)、X(?)衬线光电子能谱(XPS)、X--射线粉末衍射(XRD)、红外光谱光谱(FT-IR)和紫外可见光谱(UV-vis)等技术对产物进行了表征；结果表明,所得FePO4纳米材料的形貌和尺寸受表面活性剂的种类和前驱体(Fe2+/PO43-)物质的量的比的影响。当使用阳离子表面活性剂CTAB作为稳定剂时,得到分散均匀的FePO4纳米球；如使用阴离子表面活性剂SDS或非离子表面活性剂PEG和PVP时,产物易团聚。当Fe2+/PO43-物质的量的比为1：2时,得到平均粒径约(50±10)nm的FePO4纳米球；当前驱体物质的量的比为1：1和2：1时,FePO4纳米球的平均粒径分别增加到(80±20)和(150±20)nin。将血红素类蛋白质(以肌红蛋白Mb为例)固定在FePO4纳米材料表面,制备了Mb-FePO4/GC电极,研究了Mb在FePO4纳米材料表面的直接电子转移及对H202还原的电催化性能,结果表明,固定在FePO4纳米材料表面的Mb能够保持其原有的天然结构,其循环伏安曲线上呈现出了一对良好的、准可逆的氧化还原峰,峰电位分别为Epa=-284mV,Epc=-373mV (100mVs-1),式量电位Eo’约为-(330±3.0)mV(pH6.8),电子转移表观速率常数约为ks=5.54s-1,说明Mb在FePO4纳米材料表面能进行有效的直接电子转移反应。Mb-FePO4/GC电极对H202的还原表现出良好的电催化性能,催化电流与H202浓度在0.01-2.5mmol L-1的范围内成良好的线性关系,最低检测限约(5±1)μmol L-1,灵敏度为(85±3) μA (mmol L-1)-1cm-2,并具有良好的重现性和稳定性,可作为检测H202的生物传感器。因此,FePO4纳米材料能够促进蛋白质／酶和电极间的直接电子转移,可用于构建检测H202的生物传感,拓宽了其在生物电化学中的应用范围。(2)普鲁士蓝(PB)对FePO4纳米材料表面的修饰及用于胆碱氧化酶(ChOx)的固定和胆碱的电化学测定胆碱是脑组织中类胆碱功能活性的标识物,在生物和临床分析中,特别是在神经变性疾病的临床检测中非常重要。我们提出通过电化学方法基于普鲁士蓝(PB)修饰的FePO4纳米复合材料(PB-FePO4)实现对胆碱的检测。用透射电镜(TEM)、X-射线粉末衍射(XRD)、红外光谱光谱(FT-IR)和紫外可见光谱(UV-vis)等技术对产物进行了表征；结果表明,通过简单的方法可以在FePO4纳米材料的表面修饰PB形成PB-FePO4纳米复合材料。将胆碱氧化酶(ChOx)固定在PB-FePO4纳米材料表面制备了ChOx-PDDA-PB-FePO4/GC电极,研究了ChOx对胆碱的电催化性能,结果表明固定在PB-FePO4纳米复合材料表面的ChOx能够保持其生物活性,对胆碱表现出良好的电催化性能。研究了溶液的pH、温度和检测电压对修饰电极响应的影响,结果表明当溶液pH为8.0、温度为37℃和检测电位为-0.05V时具有最佳响应,催化电流与胆碱浓度在2μmol L-1-3.2mmol L-1范围内呈良好的线性关系,最低检测限约(0.4±0.05)灵敏度约为75.2μA (mmol L-1)-1cm-2,并具有良好的重现性和稳定性。另外,当检测电位为-0.05V(相对于饱和甘汞电极)时能够有效避免常见的干扰物质如抗坏血酸、尿酸和4-乙酰氨基苯酚的干扰。因此,该纳米复合材料能够作为合适的平台构建基于其他氧化酶的生物传感。(3)制备了壳厚可调的FePO4纳米空心球并用于锂离子电池的正极材料利用水热法一步合成了FePO4纳米空心球。用透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、扫描电镜(SEM)、能量散射光谱仪(EDS)、X-射线光电子能谱(XPS)、X-射线粉末衍射(XRD)等技术对产物进行了表征；结果表明产物为非晶态的FePO4纳米空心球(平均粒径约250nm),壳壁厚度为40nm。研究了前驱体(Fe2+/PO43-)物质的量的比、表面活性剂SDS的量和反应时间对产物形貌的影响,结果表明,SDS的量和反应时间是合成纳米空心球的关键条件；在0.05g SDS和反应时间为12h时,通过调节反应前驱体(Fe2+/PO43-)的物质的量比可以实现对纳米球的形貌和壳壁厚度的可控合成；当Fe2+/PO43-物质的量的比为1：1时,得到FePO4纳米实心球(平均粒径约250nm)；当前驱体物质的量的比大于1：l时,得到平均粒径约250nm的FePO4空心球,且随着前驱体物质的量的比的增加,空心球的壳壁厚度减小；当前驱体物质的量的比为1：2时,空心球的壳壁厚约40nm；当前驱体物质的量的比增加到1：3和1：4时,空心球的壳壁厚分别减少至22和10nm。以该非晶态FePO4纳米空心球作为锂离子电池的正极材料,研究了其循环性能和倍率性能。电流密度为20mA g-1时,壳壁厚为10nm、22nm和40nm的纳米空心球,其放电比容量分别为170.5、166.2和159.4mAh g-1;50次循环后,比容量分别保持在167.1、163.8和156.6mAh g-1,表现出良好的循环稳定性；壳壁厚为10nm的FePO4纳米空心球在100、200、500、1000和2000mAg-1的电流密度下,放电比容量分别为141.8.135.6.118.5.100.3.76.3mAh g1;随着空心球壳壁厚度的增加,倍率性能略有降低。FePO4纳米空心球的比容量、循环性能和倍率性能明显优于纳米实心球,独特的空心结构有利于Li+的快速扩散,大的比表面积增加了电极和电解质的接触面,有效降低电流密度,减少大电流充放电下对电极材料的破坏程度。因此,FePO4纳米空心球是最具开发和应用潜力的新一代锂离子正极材料,同时该方法还为提高锂离子电池电极材料特别是低电导率电极材料的比容量和倍率性能提供了一种有效、方便的途径。(4)制备了石墨烯-FePO4纳米空心球复合物并用于锂离子电池的正极材料通过一步合成法制备了石墨烯-FePO4纳米空心球复合物(非晶态FePO4纳米空心球直接生长在石墨烯的表面)。用透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM).扫描电镜(SEM)、能量散射光谱仪(EDS)、X-射线光电子能谱(XPS)、X-射线粉末衍射(XRD)、红外光谱光谱(FT-IR)等技术对产物进行了表征；结果表明非晶态FePO4纳米空心球均匀地分散在石墨烯上,空心球粒径约50nm,壁厚约4nm。研究了表面活性剂对产物形貌的影响,结果表明适量的SDS有利于FePO4空心球的形成,当SDS为0.1g时,可以制备出石墨烯-FePO4空心球复合物。以该复合物作为锂离子电池的正极材料,研究了其循环性能和倍率性能。电流密度为20mA g-1时,放电比容量为174.1mAhg-1;50次循环后,放电比容量仍保持在173.3mAh g-1,表现出良好的循环稳定性；电流密度为100、200、500和1000mA g-1时,放电比容量分别为157.2、149.1、121.4和99.2mAhg-1,表现出高倍率性能。该复合材料促进了Li+的快速扩散和电子的传递,具有高比容量、良好的循环稳定性和高倍率性能,有望成为最具开发和应用潜力的新一代锂离子正极材料。这种直接生长在石墨烯上方法为提高锂离子电池电极材料特别是高度绝缘的电极材料的比容量和倍率性能提供了一种有效、方便的途径,同时该方法也适合于工业合成各种基于石墨烯的纳米复合材料。