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材料科学是发展近代科学技术的主要基础之一，优良的材料是先进的元器件与设备产生的基础。由于生产力和科学技术的迅速发展，人们对信息、能源、环境和生物技术等领域中的材料提出了新的更高的要求。纳米材料由于其独特的性质受到了越来越多的科学工作者的关注和研究。纳米材料是指在三维空间内至少有一维处在纳米尺度范围之内(1～100nm)或者以它们为基本单元构成的具有特殊性能的材料。随着纳米材料尺寸的改变，引起了不同于本体材料和原子态的声、光、电、磁、热、化学等性质，在能源存储与转换、催化、分析传感、生物医学等领域都有着潜在的应用前景。过渡金属磷化物由于具有极强的导电性、高度热稳定性和化学稳定性，可作为性能优异的电极材料用于电解水制氢催化剂。另一方面，由于核酸和蛋白在分子诊断和临床医学的重要地位，实现对特定序列核酸的测试即可实现疾病的早期预警和诊断，所以发展基于纳米剂的均相荧光传感器是十分必要的。此外，重金属离子在生命体及环境体系中的重要作用使得发展对其灵敏的检测方法显得尤为重要。本论文将介绍几个系列功能化纳米材料（自支撑过渡金属磷化物、富π电子材料、超薄石墨化氮化碳）在催化和传感领域的应用，围绕功能纳米材料的制备、表界面调控以及应用展开一系列较为系统的研究工作。本论文的工作内容和创新点主要表现在以下几点: 1、发展了自上而下低温磷化保形转换反应策略，由一系列过渡金属前驱体制备了相应的过渡金属磷化物纳米结构。其中制备的自支撑结构可直接用作电化学催化产氢阴极，并显示出了优异的催化活性及稳定性。基于单分散的过渡金属磷化钴纳米线结构构建了荧光传感平台用于生物分子检测，并进一步研究了磷化钴纳米线与荧光染料分子集成体用于光催化产氢的性能。证实了由于磷化钴纳米线可催化质子还原产氢的特性加速了荧光传感过程中光导电子转移过程，从而提高了集成体的光催化产氢性能。该结构将催化和传感两个功能有效集成为一体，搭建了两个领域之间的桥梁。 2、使用操作简便并易于大规模化的湿化学方法制备了新型富π电子结构纳米材料，包括共轭聚合物和金属有机框架结构，并将其应用于生物分子荧光传感。这些传感平台显示出优异的传感性能，使其有望应用于临床样品的实际检测中。我们的研究工作为通过组成控制来设计纳米材料并用于荧光传感平台提供了新思路。 3、发展了简单、快速、环保的方法制备超薄石墨化氮化碳结构。探索并证实了超薄石墨化氮化碳结构可用于构建光学及电化学传感平台，实现对重金属离子、过氧化氢和葡萄糖的检测。