到目前为止，全球能源消耗仍严重依赖于化石燃料，这些非可再生资源的大量开采和利用不仅导致了日益凸显的能源危机，也带来了日趋严重的环境污染。在这种严峻形势下，开发无污染绿色可再生新能源对于保障全球能源安全，维持经济稳步发展具有十分重要的意义。生物燃料电池是一种将化学能转化为电能的电化学装置，满足绿色、环境友好的要求，有望成为化石燃料新的替代能源之一。本文以能源和环境为出发点，分别构筑了若干新型酶生物燃料电池和与环境或健康有关的传感平台，主要内容包括以下几个部分:　　1.(a)我们构筑了一种新颖的纸上工作的酶生物燃料电池，该电池以含糖饮料作为燃料工作，可满足短时间小规模的供电需求，具有潜在的应用前景。(b)基于酶生物燃料电池的优异性能，我们构建了一种新颖的自供能乙醛传感器。该传感器的核心元件为乙醇/空气生物燃料电池，乙醛因抑制阳极反应而抑制酶生物燃料电池的开路电压和功率输出。基于此构筑的乙醛传感平台检测快速、可重复利用，且构造简单，成本低廉，无需外接电源等装备，为进一步微型化和商业化奠定了基础。　　2.(a)采用原位电聚合三联噻吩(TTh)作为光阴极催化剂，我们组装了一种小型化可见光增强的葡萄糖/空气生物燃料电池，实现了光能和化学能到电能的双路径能源转化。此外，丝网印刷电极的使用有助于大批量印制，成本低廉，易于微型化，未来有望用于便携式产电装置。(b)基于聚三联噻吩优异的光增强氧还原催化活性，我们进一步采用一种光响应生物阳极，meso-四（4-羧基苯基）卟啉(TCPP)—二氧化钛纳米管(TiO2 NTs)复合电极上负载乙醇脱氢酶(ADH)，实现了双电极可见光驱动的无隔膜乙醇/空气生物燃料电池，该电池性能得到大幅提升。(c)在上述可见光助生物燃料电池的基础上，我们进一步做了近红外光助生物燃料电池的尝试，采用稀土上转换纳米晶(UCNCs，β-NaYF4，20％ Yb3+，1.8％ Tm3+，0.2％Er3+)将近红外光(NIR）转化为可见光，然后激发pTTh催化氧还原反应。结合生物阳极，葡萄糖脱氢酶(GDH)固定在碳纳米管(CNTs)催化葡萄糖氧化，成功地组装NIR光助的生物燃料电池，为太阳能全光谱的利用提供了可行性途径。　　3.我们首次发现采用阳极氧化金属钛片制备的二氧化钛纳米管(TiO2 NTA)具有类过氧化物酶的性质，并且此性质与是否有紫外光照射无关。TiO2 NTA的催化反应遵循典型的Michaelis-Menten酶促反应动力学，并且TiO2 NTA催化TMB和H2O2显色反应遵循乒乓反应机理。与天然HRP相比，TiO2 NTA具有稳定性高、催化效率高，可重复利用等优势，并且合成过程简便可控，成本低廉，易于分离。直接以该材料作为电极，可以电催化H2O2还原。修饰葡萄糖氧化酶(GOD)还可实现对葡萄糖的催化氧化，从而构筑起简单，灵敏和高选择性的H2O2和葡萄糖的电化学传感平台。　　4.(a)我们采用微波法裂解柠檬酸(CA)和乙二胺(EDA)成功合成了水溶性氮掺杂碳量子点(N-CDs)，基于其良好的荧光性质和电化学性质，我们分别发展了荧光法和电化学法用于硝基爆炸物TNT的检测，两种方法均表现出良好的选择性，且检出限均在nM级别，另外电化学检测线性范围优于荧光检测，且相比于荧光检测，电化学检测不需要昂贵的仪器，所以在实际样品分析中更占优势。(b)在上述工作的基础上，我们尝试改变氮前躯体，同样利用微波法裂解聚乙烯亚胺(BPEI)和CA得到第二种N-CDs，这种N-CDs荧光可以被Cu2+有效猝灭，而L-半胱氨酸(L-Cys)可以将Cu2+从N-CDs上拉下来，从而使N-CDs的荧光得到恢复。基于此我们构建了一种荧光检测L-Cys的方法，该方法能很好地识别混合氨基酸样品中的L-Cys成分。