在过去的几十年中,对金属有机框架材料（Metal Organic Framework,简称MOFs）的合成与应用研究得到了巨大的发展。除了用于分离和催化外,MOFs材料特性也受到电化学分析研究者的关注。MOFs材料的高孔隙率、大量暴露的活性位点和大的比表面积,为负载客体分子和高催化性的金属颗粒提供了丰富的锚定位点,便于提高电化学检测的灵敏度;而可控的孔径能够控制MOFs材料的基质通过排他对特定分析物进行选择,有利于提高传感器响应的选择性。这些优点使得搭载MOFs材料的电化学传感器广泛应用于环境监测、食品质量控制、医学诊断和化学治疗检测等多个领域。尽管MOFs材料是一种极具潜力的电化学传感器电极材料,但是很多MOFs存在导电性差、结构不稳定等问题,限制了其在电化学传感中的应用。当前,发展基于MOFs的复合材料,将MOFs进行煅烧等制备MOF衍生材料成为提高MOFs稳定性,扩展其电化学应用范围的有效途径。本论文中,我们将金属有机骨架与三维石墨烯结合制备复合物,或者以金属有机框架为前驱体制备其衍生的三维多孔碳-金属复合材料,然后将其用于构建电化学传感器。所制备的复合材料呈现三维多孔结构,可有效克服普通球状粒子材料和石墨烯材料在电极表面的聚集堆积引起的表面积低、催化活性差、传质阻力大等问题,复合材料的制备有利于提升MOFs材料导电性和稳定性,通过材料间的协同作用显著提升传感器性能。论文主要研究工作如下:1、工作一:基于核壳结构MOFs衍生的多孔碳-金属复合物实现对苯二酚异构体的电化学检测。通过原位生长法,以ZIF-8为核,外层包裹ZIF-67,制备出ZIF-8@ZIF-67,然后通过高温碳化制备出空心纳米笼NC@Co-NGC材料。通过扫描电镜,透射电镜等对产物形貌结构进行了详细的表征,考察了氢醌（HQ）和儿茶酚（CC）在NC@Co-NGC修饰电极表面的电化学行为。结果表明:在空心纳米笼结构中,氮掺杂碳和多孔碳为协同电子转移提供了快速通道;CoNPs为材料带来了高催化性,同时,纳米笼结构独有的空腔为材料提供了一个电极-电解质-氧气的三相界面,使得反应物能够快速扩散通过催化剂。NC@Co-NGC材料对HQ和CC表现出良好的催化活性,基于其修饰的电极既能单独对两者进行检测,又能在互不干扰的前提下对二者同时检测。用于单独检测时,该电化学传感器对CC检测的线性范围为5-750μM,检出限1.3μM;对HQ检测的线性范围为5-750μM,检出限1.3μM;对CC和HQ共同检测的线性范围检测的线性范围为3-1500μM,检出限1.3μM。2、工作二:基于钴掺杂MOF衍生的三维多孔海绵状碳网络复合材料C@Co构建H₂O₂电化学传感器。利用三氮唑作为配体,合成高密度MOFs材料MET-6,再通过掺杂Co²⁺制备出MET-6@Co,利用MET-6@Co作为前驱体,通过不同温度下煅烧制备出C@Co。利用扫描电镜、透射电镜、X-射线衍射仪等对产物形貌结构进行了详细表征。电化学研究表明相比较于单独的三维多孔碳材料,具有分层多孔的三维多孔碳网络能够提供更多的电子通道,实现快速电子传输,以充分利用钴纳米颗粒的催化活性;碳化温度对产物的催化活性具有显著影响,900℃下碳化的C@Co对H₂O₂电催化还原信号最强。最后将900℃下碳化的C@Co修饰在GCE上后,对H₂O₂的线性检测范围在0.4μM到23μM,检出限为0.13μM。3、工作三:在三维多级孔石墨烯（3DHGO）气凝胶上生长UiO-66-NH₂和铋纳米颗粒（BiNPs）的复合材料构建重金属离子电化学传感器。首先利用过氧化氢（H₂O₂）腐蚀氧化石墨烯制备3DHGO气凝胶,再通过水热法将UiO-66原位生长在3DHGO气凝胶上,最后通过还原将BiNPs生长在UiO-66表面,组成复合材料3DHGO/UiO-66@BiNPs。从SEM上看,UiO-66-NH₂和BiNPs的生长并没有破坏3DHGO的多孔结构,3DHGO的多孔结构和边界效应反而为UiO-66-NH₂和BiNPs的生长提供了更大的比表面积和活性位点。同时UiO-66-NH₂和BiNPs相互作用,实现了对重金属离子的吸附和更高灵敏度的检测。利用电化学方法对3DHGO/UiO-66@BiNPs检测重金属离子Cd²⁺和Pb²⁺的性能进行研究。实验结果表明,该电化学传感器对Cd²⁺检测的线性范围为0.02μM-4μM,检出限为0.007μM;对Pb²⁺检测的线性范围为0.02μM-4μM,检出限为0.008μM;对于Cd²⁺和Pb²⁺的共同检测线性范围0.04μM-4μM,检出限为0.012μM。