碳纳米材料因其出色的物理、化学性质、较小的毒性和相对低廉的成本被广泛应用于各个领域。但其制备过程大都需要使用诸多有毒化学试剂，而且过程也十分复杂，这在一定程度上限制了其发展。在本论文中，我们致力于采用简单、绿色的方法制备新型碳纳米材料，并且将它们应用于燃料电池、电化学传感器、以及细胞成像等领域，为此我们开展了一系列系统的研究工作。主要研究内容包括：　　⑴采用一种简单、绿色的策略在不添加有毒化学试剂的情况下制备了小尺寸银纳米颗粒负载的氮掺杂碳纳米盘复合物。首先通过水热法将作为碳源的叶酸制备成氮掺杂的碳纳米盘。这种碳纳米盘既能起到载体支撑物的作用，又能充当还原剂的角色，该碳纳米盘可以在室温条件下自发的将银离子还原成小尺寸的银纳米颗粒，并均匀的生长于碳纳米盘表面。通过对碳源、氮掺杂碳纳米盘和小尺寸银纳米颗粒负载的碳纳米盘的表征结果的分析，提出了一种合理的材料生成机制。在此机制中，碳材料表面的乙烯基和含氧官能团对还原过程起到了重要作用。同时，这种小尺寸银纳米颗粒负载的碳纳米盘展现出了较强的电催化活性，可以在碱性条件下以四电子转移的方式催化氧气还原。与商品化的铂碳催化剂相比，该材料还表现出来较强的甲醇耐受能力和较好的电催化稳定性。　　⑵基于第一部分的工作制备了负载在碳纳米材料上的小尺寸银纳米颗粒，并通过透射电子显微镜、X射线衍射实验、X射线光电子能谱对其形貌和晶面分布情况进行了表征。同时，首次将该材料作为新型电极材料构建了高性能的无酶电化学传感器，并应用于对过氧化氢的电化学检测。电化学循环伏安法和计时电流法的研究结果表明，本电化学传感器对H2O2具有显著的电催化还原活性，并且具有快速的响应时间(1.8 s)，对H2O2的检出限为2.19μmol/L，线性范围为0.02-14mmol/L(R=0.997)。同时该传感器可以避免抗坏血酸、多巴胺、尿酸、葡萄糖对检测的干扰，并且长时间使用也具有较好的稳定性。　　⑶采用一步高温煅烧法以叶酸为碳源在不添加其它任何化学试剂或模板的情况下成功制备了一种新颖的多孔碳纳米片层材料。并通过透射电镜、扫描电镜、氮气吸附实验、拉曼光谱和X射线光电子能谱对其形貌和基本特性进行了表征。结果表明该碳纳米材料具有较高的比表面积和优秀的多孔特性。同时，该纳米材料作为一种无金属电催化剂展现出了较高的电催化活性，可在碱性条件下有效的催化氧气还原，并且在起始电位和还原峰电位两个重要指标上具有一定优势。整个氧气还原过程在该材料的催化下通过近似的四电子转移过程完成。　　⑷采用水热法以茄子库为生物碳源制备了氮掺杂的碳量子点。通过透射电镜、紫外-可见吸收光谱、傅里叶变换红外光谱、荧光光谱对其进行了表征。结果显示该材料具有较为稳定的荧光特性，在pH=5至9的范围内荧光强度未发生显著变化，即使在含有胎牛血清的细胞培养液中荧光也没有发生淬灭，说明该碳量子点可以抵抗含有蛋白的复杂体系对荧光的淬灭作用。同时，通过共聚焦实验对这种碳量子点与HeLa细胞相互作用进行了研究，结果表明该碳量子点可通过渗透作用进入HeLa细胞。