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血液中合适浓度的葡萄糖(GLU)、抗坏血酸(AA)和尿酸(UA)发挥着重要的生理功能，因此基于GLU、AA和UA催化氧化的生物传感器和能量转换已引起人们的广泛关注。为了提高生物传感器的传感灵敏度、稳定性和能量转换的利用率，各种酶和非酶催化剂的固定、优化及光电催化性能等成为这些领域的主要研究方向。为此，本论文分别选用聚苯胺(PANI)、Ru(phen)2(IP-C4O-TPP)]2+(简称Ru(Ⅱ)PTPP，phen=邻菲哕啉;IP=咪唑并[4，5-f][1，10]菲啰啉;TPP=5，10，15，20-四苯基卟啉）和葡萄糖氧化酶(GOD)/二茂铁(Fc)作为催化剂，研究了其对GLU、AA和UA的光电催化氧化和氧的电催化还原，并构建了新型的电化学传感器和光电化学燃料电池，得到的主要研究结果如下: (1)采用原位光谱电化学的方法分析了PANI对AA和O2的双功能电催化性能，结果表明，在0.70V电位下产生的本征态PANI能介导AA的氧化，其吸收和光伏响应在0.01至1.0 mmol/L区间随AA浓度呈现良好的线性关系;在0.35V电位下产生的还原态PANI能被O2氧化，光电流在10至60 mL/min区间随O2流速而线性地增大。以PANI/CdS/ITO(铟锡氧化物)为光阳极，PANI/CF(CF:碳毡)为阴极，构建了可见光激AA/O2燃料电池，其开路光电位为0.614 V，短路电流密度为125.55μA/cm2，在0.492 V下的最大功率密度为19.05μW/cm2，填充因子为0.24，光电转换效率为10.58％。 (2) Ru(Ⅱ)PTPP对UA的氧化和O2的还原均具有良好的催化活性。Ru(Ⅱ)PTPP/CdS/ITO电极在N2和O2氛围中分别通过形成Ru(Ⅲ)PTPP或O2对UA表现出光电催化氧化活性;配合物中丁氧基的出现使得Ru(Ⅱ)PTPP/CF电极能够键和O2，并在-0.231 V出现一对氧化还原峰，显示了对O2的电催化还原活性。在可见光激发下，以5.0 mmol/L UA作为燃料，60 mL/min O2作为氧化剂，所组装的UA/O2光电化学燃料电池的开路光电压为0.656 V，短路电流密度为135.72μA/cm2，在0.497 V处最大功率密度为31.50μW/cm2，光电转换效率为17.5％。 (3)以四丁基高氯酸铵(TBAP)表面活性剂分散油/水体系中的Fc和GOD，并将其共组装在壳聚糖和单壁碳纳米管之间，获得了具有三明治结构的CHI/Fc-GOD/SWCNTs电极。该电极在-0.504 V和0.233 V电位分别出现两对氧化还原峰，所构建的GLU生物传感器具有高的稳定性和灵敏度、良好的重现性和抗干扰能力;当以CHI/Fc-GOD/SWCNTs作为生物阳极，铂黑作为阴极，所构建的GLU/O2生物燃料电池的开路电压为0.395 V，短路电流密度为764.30μA/cm2，最大功率密度104.90μW/cm2。