生物燃料电池（Biofuel cell，BFC）利用生物催化剂将化学能转化为电能，包括酶生物燃料电池和微生物燃料电池。它具有高的能量转化效率;操作条件温和;维护成本低;安全性强;易于小型化植入人体为可植入器械供能;原料来源广泛可处理废水。本论文工作利用导电性好、比表面积大以及生物相容性佳的纳米材料固定生物分子并促进电子传递，研究生物产电机理并提高生物燃料电池的产电能力和处理废水能力。在此基础上结合光能发展了光驱动的BFCs，结合光谱技术实现了自供能的荧光开关，结合不同的目标物实现了分析检测以及自供能检测。主要研究内容包括：　　⑴利用碳纳米管(CNTs)来促进微生物燃料电池脱硫过程中的电子转移。多种电化学表征均说明CNTs修饰电极比平板电极的性能提高很多。因为大的比表面积，优良的电导性以及良好的生物相容性，CNTs不仅可以加速生物膜与电极间的电子传递，而且为硫酸盐还原细菌的固定提供了适宜的微生物环境。因此，CNTs修饰电极有望用来构建高性能的脱硫微生物燃料电池。　　⑵构建了基于CNTs与离子液体(IL)的电化学平台。CNTs-IL纳米复合物对O2和NADH均有较好的电催化性能，因此我们利用CNTs-IL纳米复合物平台直接构建了氧气传感器并结合葡萄糖脱氢酶(GDH)构建了葡萄糖传感器。对氧气的检测限达到126μg L-1(S/N=3)，并且在饱和氮气到饱和氧气的范围内均成线性关系。结合GDH的葡萄糖传感器在0.02 mM到1 mM的线性范围内检测限达到9μM。此外我们还将传感器应用于检测实际血样中的葡萄糖和氧气并获得了满意的结果。　　⑶构建了一种新型的光驱动的基于二氧化钛纳米管阳极和酶阴极的无膜无媒介体的BFCs。在光照的条件下，这种杂化电池的开路电位高达1.00 V，功率密度也达到了47μW cm-2。　　⑷构建了一种新型的基于BFCs的自供能荧光开关。在这个体系中，普鲁士蓝被赋予了双功能，不仅作为电致变色组分调控体系的荧光，而且自身可以作为一个电极跟生物电极相连构建无膜无媒介体的BFCs。构建的自供能荧光开关体系具有很好的可逆性以及重现性，功率密度达到了87μW cm-2。