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纳米技术的蓬勃发展为化学、物理、材料等学科的交叉渗透和发展注入新的活力。新型功能化纳米材料的制备与应用是纳米技术前进的核心动力。本论文课题以贵金属纳米材料、碳材料及一些复合材料为研究对像，并探索其在燃料电池、分析传感等领域的应用。以杂多酸及高分子聚合物为代表的电致变色材料在电致变色器件的构建中起着关键作用。还将材料的这种电致变色性质用于荧光光谱电化学的研究中。主要研究内容如下: 1.以柠檬酸钠和乙二胺为前躯体，通过一步微波法大规模合成水溶性CDs。得到的CDs量子产率高，稳定性好，毒性低，生物相容性好。将CDs应用于信息储存和活体成像。重要的是，免修饰的碳点对汞离子具有很好的传感效果，并具有很好的选择性。我们还利用此性质做成了荧光笔，用作便携式的汞离子检测器，对实际样品也具有很好的检测效果。 2.(a)一步法高温处理豆浆和硝酸钴来制备Co-N-C纳米材料。由于Co-N-C结构的形成，所得到的催化剂在碱性环境中对ORR具有很好的催化活性，包括较正的氧还原初始电位，较大的极限电流密度，较低的H2O2产率和较大的电子转移数。另外，合成的催化剂在燃料电池应用方面存在潜在的应用价值，与Pt/C相比，Co-N-C具有良好的稳定性和抗甲醇氧化的能力。此合成方法简单，容易大规模制备，所以为工业生产新型碳材料在燃料电池和其它电化学能量器件的应用提供新的平台。(b)发展了一种新的简便合成三维多孔PtM(M=Fe，Co，Cu，Ni)双金属合金纳米绵的新方法。值得一提的是，Al模板的存在对所制备的纳米绵材料的氧还原活性有很大的增强作用。在制备的纳米绵结构中，Pt79Fe21表现出最高的ORR催化活性和稳定性。(c)我们通过一种新的简便方法来合成三维多孔的海绵状PdCu双金属纳米材料。所制备的PdCu BAN纳米棉在碱性环境中对乙醇氧化表现出很高的催化活性和稳定性，使得PdCu纳米棉在乙醇燃料电池中有潜在的应用前景。 3.(a)构建了一种基于派洛宁染料和3，4-二甲基二氧噻吩的无机/有机杂化体系的电转化荧光开关。PMo12的掺杂提高了复合膜的稳定性，并成功实现了有机材料在水溶液中的电转化操作。(b)以杂多酸和PYDS的核壳结构为单元构建多致荧光转换器件。在光，电和氧化剂的刺激下，杂多酸能够在氧化态和还原态之间可逆转换，从而导致PYDS的荧光在不同状态下进行“开”和“关”的循环。另外，我们以电位和氧化剂为输入信号，构建了IMPLICATION逻辑门。(c)以上转换材料为基底构建了荧光电致变色器件。重要的是，充分发挥了杂多酸优异的电化学性质和上转换材料独特的光谱性质，将此器件用于抗氧化剂的检测。此研究发现不仅开辟了上转换材料在荧光电致变色器件中的应用，也为活细胞中抗氧化剂的检测提供了一个新的平台。