近年来,三维（3D）碳材料因其连续的交联碳骨架带来的高速电荷传递速率,在储能、催化、传感等领域均得到了越来越多的关注。其中,相比于3D石墨烯等,3D生物质碳材料制备工艺相对简单,可以环保高效地将储量丰富的天然生物质和生物质废弃物等转化为功能性材料。但生物质原材料通常来源复杂,组成各异,且材料自身具有复杂的多级结构,使得处理各类生物质材料的工艺普适性不高。本论文针对该特点,提出了通过引入造纸工业中的制浆工艺对生物质原材料预处理,将木质素、纤维素、半纤维素等形成的多级微结构变成可控程度更高的纤维素结构,并除去了大量的可能影响生物质材料碳化过程的各类杂质,实现了高性能3D生物质碳材料的可控制备。这为使用不同的植物基生物质制备具有相似结构的生物质碳提供了可能性,从而拓宽了生物质资源的利用范围。本论文分别以三种不同原料所制备的纸基生物质碳为载体,提出了多种新型碳基复合材料的合成策略,进一步构建了高性能的过氧化氢电化学传感器和对乙酰氨基酚电化学传感器。具体工作如下:1.以香蕉茎为原料制备了纸基前驱体,并通过一步原位热解法合成了纸基生物质碳负载hemin复合材料。热解后,hemin保持了良好的活性,并通过强烈的相互作用大量固定在纸基生物质碳上,且两者之间展现出优越的协同效应,具有快速氧化还原的特性。复合材料中丰富的交联孔道结构和高比表面积不仅有利于快速传质过程也提供了更多的反应活性中心,得到的修饰电极对过氧化氢在宽的线性范围（0.1-4000μM）内具有较低的检出限（0.087μM）。2.以杨木为原料进行了纸基生物质碳的制备并与上一章工作中的香蕉茎基纸衍生碳材料进行了一系列对比。为了进一步提高材料的电化学活性,我们选择将吡咯单体聚合在碳材料表面并以该复合材料作为hemin的载体。Hemin、纸基生物质碳和聚吡咯这三种组分间展现出优越的协同效应,并屏蔽了部分对传感过程贡献有限的细深孔道,尽管比表面积有显著降低,但表面活性物质的有效负载反而有所提高,展现出对过氧化氢极佳的催化能力,检出限低至0.03μM。3.以花生壳为原料制备了纸基生物质碳材料并在其表面原位生长了ZIF-67,进一步碳化后制备了花生壳基纸衍生碳/Co-N-C复合材料。通过扫描电镜可以观察到纸基生物质碳载体在一定程度上避免了ZIF-67碳化后团聚,改善了电极反应的可逆性。结合两种组分的优势,所制备的复合材料可以显著加速对乙酰氨基酚与电极间的电荷传递,具有明显的电催化性能。该对乙酰氨基酚电化学传感器的检出限为0.018μM,且稳定性好、具有良好的抗干扰能力。