二维纳米材料与其它枝状大分子和一维棒状等纳米材料相比,展示出了独特的优势,即良好的化学、物理和生物特性,如比表面积大、良好的生物相容性、出色的电子传递能力和易于表面修饰,为电化学传感、电催化提供了理想的性能。本论文合成了三种新型的2D纳米材料,单层的碳化钛Ti3C2Tx-MXene、具有纳米酶性能的多孔Co3O4纳米盘和具有优越电催化析氧性能的Fe0.2-Ni Mo0.3纳米片,应用到电化学传感和适体传感,分别用于神经递质5-羟色胺（serotonin,5-HT）,食品中的常见毒素黄曲霉毒素（aflatoxin B1,AFB1）和赭曲霉毒素（ochratoxin A,OTA）的检测以及碱性条件下的电催化析氧反应（oxygen evolution reaction,OER）,并获得了满意的结果。主要研究工作如下:1.基于金纳米颗粒掺杂的Ti3C2Tx-MXene和多壁碳纳米管的纳米复合材料（Au NPs@Ti3C2Tx/MWCNTs）制备的电化学传感器,对5-HT具有良好的电化学响应。一维MWCNTs可有效防止Ti3C2Tx的堆叠,且提高了导电速率,贵金属Au NPs也对稳定Ti3C2Tx的氧化起到重要作用。实验条件优化之后,测定5-HT的线性范围为0.1～120μmol/L,检出限是30 nmol/L（信噪比是3σ,σ为空白组的标准偏差）。该传感器具备良好的稳定性、重复性和抗干扰能力,可应用于人血清中5-HT的测定。2.制备了一种基于负载金纳米颗粒的Ti3C2Tx-MXene复合纳米材料（Au NPs@Ti3C2Tx）的新型电化学适体传感器,可对黄曲霉毒素B1（Aflatoxin B1）进行敏感检测。利用了Ti3C2Tx特殊的二维结构及其自身的还原性,Au NPs可以简单、快速、高效地原位生长在其表面。所合成的材料具有优异的导电性,大的比表面积以及较好的电催化活性,可作为电化学生物传感器的基底材料。在最佳实验条件下,该传感器对AFB1的检出限为6.3 pg/m L（信噪比是3σ,σ为空白组的标准偏差）,线性范围为0.05 ng/m L～100 ng/m L。该传感器具有良好的特异性和重复性且实验方法简单有效,已经应用于小米样品中AFB1的测定,在其他食品基质中也有较大潜力。3.将纳米酶引入电化学适体传感体系,在痕量分析物的检测中有巨大潜力。Co3O4具有很好地纳米模拟酶特性可催化H2O2的还原。以目标物赭曲霉毒素A（OTA）触发核酸内切酶Nb.Bbv CⅠ驱动的DNA步行器（DNA Walker）,结合多孔Co3O4纳米盘构建电化学适体传感器,可对目标赭曲霉毒素A（OTA）进行选择性检测。基于核酸酶驱动的DNA Walker与Co3O4纳米酶的双重信号放大装置,可有效地提高检测的灵敏度。该传感器在1 pg/m L～100 ng/m L的范围内具有很好地检测效果,检出限为0.194 pg/m L（信噪比是3σ,σ为空白组的标准偏差）信噪比进行评估测试),并且检测效果与商业化的酶联免疫吸附法较为一致,有良好的重现性和特异性。该传感策略为其它目标物的检测提供了一条可行的途径。4.电化学裂解水产生氧气和氢气是一项绿色技术。开发低成本、高效能的析氧反应（OER）催化剂是提高电解水效率,推进氢能可持续发展的关键。发展非贵金属电解水催化剂有望实现高效电解水制氢,非贵金属催化剂的组成、结构和微观结构都是影响催化剂性能的关键因素。本文通过一锅法水热合成镍钼层状双氢氧化物（Ni Mo-Layered double hydroxide,Ni Mo-LDH）作为前驱体,开发了一种Fe掺杂的三元过渡金属催化剂材料。通过调节掺杂金属Mo和Fe的含量及比例,当Ni:Mo:Fe=1:0.3:0.2时,成功制备高性能Fe0.2-Ni Mo0.3OER催化剂。在10 m A/cm~2和50 m A/cm~2的电流密度下,OER过电位分别是276 m V和350 m V,Tafel斜率为40.8 m V/dec,在高电流密度（50 m A/cm~2）下依然具备良好的稳定性。Fe-Ni Mo LDH三种金属之间的强电子相互作用,有效促进了反应的电荷转移速率,共同提高了OER的催化性能。