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近年来,过渡金属纳米材料(如TiC,NiCo2O4和NiCo2S4等),因其制备简单、价廉、毒性小、形貌.可控及电化学活性高等优点备受青睐。但纯的过渡金属纳米结构易团聚,导致有效面积减小,影响其性能。电纺(石墨化)碳纳米纤维(CNFs/GCN)具有比表面积大、导电性好、机械强度高和便于功能化修饰等优点,与纳米结构复合,不仅能有效提高纳米材料的负载量、减少其团聚、增大比表面积,还能有效提高复合材料的导电性。因此,本论文以CNFs/GCN为基底,制备了TiC纳米颗粒负载的CNFs复合材料(TiC/CNFs),NiCo2O4,NiCo2S4纳米针阵列生长于GCN表面的复合材料(NiCo2O4/GCN,NiCo2S4/GCN),探索了复合材料在葡萄糖、抗坏血酸(AA)、多巴胺(DA)和尿酸(UA)生物传感器的构建及超级电容器储能性能的研究,具体内容如下:1、结合电纺和碳化技术,一步合成了TiC/CNFs,将其用于葡萄糖氧化酶的固载并对其传感性能进行了探究。扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、X-射线电子能谱(XPS)、热失重分析(TGA)等表征显示:TiC纳米颗粒(NPs)均匀镶嵌在CNFs表面,复合材料呈三维(3D)、网状结构,热稳定性好。电化学结果表明,TiC/CNFs对葡萄糖氧化具有优异的电催化活性,所构建的传感器具有线性范围宽(0.013-10.5mM,R2=0.999)、检出限低(3.7μM,S/N=3)、灵敏度高和抗干扰能力强等优点,为葡萄糖检测提供了新的传感平台。2、由于TiC/CNFs制备简单、导电性和电催化活性高,进一步用于构建AA、DA和UA传感器。该传感器能选择性或同时灵敏检测三种物质,具有线性范围宽、检出限低和选择性好等优点。用于同时检测AA、DA和UA时,线性范围分别为0.025-1.25 mM、0.05-45 mM、0.005-0.775 mM,检出限分别为1、0.02和0.2μM。该传感器还成功用于实际样品分析。3、以GCN为基底,采用水热法制备了 NiCo2O4/GCN并用于无酶葡萄糖传感器的构筑。三维、网状及良好导电性GCN的引入,使得NiCo2O4纳米针能均匀生长于GCN上,增大了复合材料的比表面积和导电性。构建的传感器具有响应快、线性范围宽(5 μM-19.175 mM,R2= 0.998)、检出限低(1.5 μM,S/N=3)、灵敏度高(1947.2 μAmM-1 cm-2)、重现性好和选择性高等优点。4、以GCN为基底,采用两步水热法制备了NiCo2S4/GCN,探究了反应时间对其形貌和电化学性能的影响。SEM、TEM、XRD等表征显示:在160 ℃反应7h得到的复合材料(NiCo2S4/GCN-7),多孔、具有核壳结构的NiCo2S4纳米针均匀生长于GCN上,具有优异的电化学性能。构建的无酶葡萄糖传感器具有宽的线性范围(0.0005-3.571 mM,R2= 0.995)、低的检出限(0.167 μM,S/N=3)、高的灵敏度(7431.96 μA mM-1 cm-2)、选择性好、抗干扰能力强和重现性高的优点。5、基于NiCo2S4/GCN具有比表面积大和导电性好的优点,将其用于超级电容器储能研究。电化学结果表明:NiCo2S4/GCN具有高的比容量(1969.4 F g-1,0.5 Ag-1)、良好的倍率性能和循环稳定性。同时其与活性炭组装的不对称超级电容器也具有高的比容量、大的能量密度(111.2 Wh Kg-1,385.0 WKg-1)、好的倍率性能和循环稳定性,说明NiCo2S4/GCN在超级电容器中具有较大的潜在应用价值。