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随着富勒烯、碳纳米管和石墨烯等纳米结构碳基材料的发现，开发碳纳米材料在电分析领域的应用也受到特别重视。其中，石墨烯因具有二维蜂窝状晶格结构以及独特的导电、催化和化学等性质，使其在电催化氧化有机物及电分析方面表现出很好的应用前景。同时，具有更窄粒径分布的碳点和石墨烯量子点，则因还具有优异的光学性质和良好的生物兼容性，在细胞标记方面也表现出很好的应用潜力。本论文结合石墨烯、碳点和石墨烯量子点制备方法的创新，重点研究了石墨烯复合物修饰电极以及荧光碳点材料在有机分子检测和细胞标记方面的分析应用，得到了一些新的研究结果。主要内容和结果如下: 1)采用改进后的Hummers法合成氧化石墨烯，然后通过优化修饰方法，制备了四种石墨烯基修饰电极，分别用于鸟嘌呤和腺嘌呤、壬基酚、靛玉红以及葡萄糖的电催化氧化与分析检测。其中，通过电化学方法，直接在玻碳上还原氧化石墨烯得到石墨烯修饰功能层。与裸玻碳电极相比，修饰电极能够增大鸟嘌呤和腺嘌呤的氧化峰电流并降低氧化峰电位。利用修饰电极增强的电催化性能和氧化峰电位差，使用差分脉冲伏安法鸟嘌呤和腺嘌呤的检测限达到1.5×10-7 mol L-1和2.0×10-7 mol L-1，并应用于小牛胸腺DNA实际体系的检测。在上述工作的基础上，根据DNA和石墨烯复合物利于生物分子在电极上吸附的性质，制备了DNA-石墨烯修饰玻碳电极，用于研究壬基酚的电化学反应行为，并构建了可快速测定环境水样中壬基酚含量的方法，检出限为1.0×10-8 mol L-1。同时，利用该传感器实现了对河蚬和水样中壬基酚含量的测定，测定结果与高效液相色谱法具有可比性。同样，从优化石墨烯修饰膜的角度出发，采用电聚合法制备了石墨烯-溴代卟啉玻碳修饰电极，并成功应用于对靛玉红电化学行为的研究。在优化条件下，该修饰电极检测靛玉红的线性浓度范围为5.0×10-7～2.4×10-5 mol L-1，检出限为1.0×10-7 mol L-1，用于中药提取物中靛玉红含量检测时，得到与高效液相色谱法相当的效果。最后，为提高修饰物的催化能力，利用电化学方法将镍氧化物沉积到石墨烯修饰电极表面，构建了一种安培型葡萄糖无酶传感器。相对于氧化镍修饰玻碳电极，氧化镍-石墨烯复合物修饰玻碳电极对葡萄糖的响应强度大约提高了1.5倍，在2.0×10-5～4.5×10-3 mol L-1内呈良好的线性关系，检出限为5×10-6 mol L-1，并可用于对商品红酒中葡萄糖含量的测定。 2)在利用新碳源制备石墨烯的过程中，发现直接利用超声剥离的方法，既可得到具有电催化性能的类石墨烯，又可得到具有荧光性能并可用于细胞标记的碳点。荧光碳点的制备方法为，利用嵌锂石墨中的锂离子瓦解石墨结构，使石墨层间距变大，以及石墨片被破环这一特点，对嵌锂石墨经过超声剥离，并经过浓缩、纯化处理后，即可制备出量子产率为1.2％荧光碳点。该碳点具有良好的水溶性和生物兼容性，在未进过表面功能化的情况下可以很好地进入HeLa内;另外，该荧光碳点对HeLa细胞没有表现出明显的毒性，同时该荧光碳点还有较好的光稳定性和耐“光漂白”性能，可以用于细胞标记。为了增加样品制备产率，以氧化石墨烯为碳源，用水热法制备了可作为细胞标记试剂的荧光石墨烯量子点。水热反应时加入的过氧化氢可将氧化石墨烯切割成石墨烯量子点，其粒径分布为1.5～5.5 nm，平均厚度为1.1nm。该石墨烯量子点表面带有丰富的亲水基团，在中性介质中可以发射出明亮的蓝色荧光，同时还表现出“上转换”现象。该石墨烯量子点的发射波长并不随着激发波长的改变而改变，可能是由于石墨烯量子点的表面态对其发光机理有更重要的作用。在未进过表面功能化的情况下可以很好的进入HeLa内，表现出很好的生物兼容性，可作为一种新的细胞标记试剂。此外，为了改进石墨烯量子点的性质，同时加入过氧化氢和氨水到氧化石墨烯前驱物中进行水热处理，过氧化氢的存在可起到剥离氧化石墨烯的作用，同时氨水对得到的石墨烯量子点进行表面钝化，从而得到氮掺杂石墨烯量子点悬浮液。经过透析分离后，可以分别得到发绿色和黄色荧光的两种量子点，它们的平均粒径分别为2.1nm和4.2 nm，分别表现出发射波长依赖行为和发射波长不依赖行为。另外，该量子点还表现出较好的水溶性，在较宽的pH条件下有很好的稳定性，同时还表现出“上转换”现象，可以提供一种简单的制备氮掺杂石墨烯量子点的方法。 3)在合成荧光石墨烯量子点的过程中，发现合理控制过氧化氢的加入量和水热反应时间，氧化石墨烯可以被处理成一种水溶性多孔石墨烯，该多孔石墨烯具有良好的电催化性能。在加入过氧化氢的条件下，180℃水热处理氧化石墨烯2h，通过过滤可以得到水溶性多孔石墨烯。经过水热处理，该石墨烯拥有丰富的羧基和羟基等亲水性基团，同时还包含了很多的活性位点。通过滴涂法将多孔石墨烯修饰到玻碳电极表面表面，制备了一种新颖的伏安型传感器。由于该石墨烯具有独特的结构和组成特点，传感器对多巴胺和尿酸具有良好的电催化性能。在大量抗坏血酸存在的条件下，实现了同时测定多巴胺和尿酸。相对于石墨烯修饰电极和裸电极，多孔石墨烯修饰电极对多巴胺的氧化电流大约提高了1.70和7.61倍。采用差分脉冲伏安法，利用该修饰电极，在三倍信噪比的条件下，对多巴胺和尿酸的检出限分别为1.5×10-6 mol L-1、2.0×10-6 mol L-1。另外，该修饰电极还表现出良好的选择性和重现性，并将其用于血清样品中多巴胺和尿酸的同时检测，结果令人满意。