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纳米材料具有巨大的比表面积和稳定的机械性能、化学性能，广泛应用于催化剂载体、半导体、光催化剂、电容器、电化学生物传感器和锂离子电池材料等。纳米材料作为固定化酶的新型载体具有较高的比表面积，使得酶理论负载量较高;表面富含的羟基集团与酶分子发生氢键作用，加强载体与酶分子的作用力;在酶催化反应过程中呈惰性，不影响催化反应;具有良好生物相容性有利于建立固定化酶的结构模型。纳米材料已经成为非常有前途的固定化酶载体材料。纳米介孔材料作为锂离子电池材料具有大的比表面积和孔体积，在大电流的充放电下表现出极化程度小、锂离子嵌脱深度小、可逆性能高、循环稳定性好等优点。通过引入纳米结构材料来修饰电极的性能已经形成了一个全新的研究领域。 在这些纳米结构材料中磷酸锆材料、硅基材料及硅基复合材料具有良好的生物相容性、稳定性、环境友好等优点，在锂离子电池和电化学传感器中有着开阔的应用前景。本论文的具体研究内容包括: (1)通过水热法制备了纳米片层状磷酸锆材料，研究了磷酸浓度对层状磷酸锆形貌的影响。通过室温沉淀法合成了无定形介孔结构磷酸锆材料。以层状磷酸锆ZrP3和无定形磷酸锆ZrP4作为载体分别固定GOD修饰电极得到GOD/ZrP3/GC和GOD/ZrP4/GC电极，并测试其电化学性能。测试结果表明以无定形磷酸锆样品ZrP4为载体修饰的电极GOD/ZrP4/GC其电化学反应电子转移速率更快、表观覆盖量更大，对葡萄糖的检测表现出较快的电流响应和较高的灵敏度，说明无定形磷酸锆样品更利于GOD的固定和酶电极的直接电化学。 (2)利用一步水热法合成了含钛有序介孔氧化硅分子筛Ti-SBA-15，并研究了盐酸浓度和水热温度对样品形貌、结构和钛掺杂的影响。选择孔径与GOD尺寸相近的样品S1作为载体固定GOD修饰电极得到GOD/S1/GC电极并对其直接电化学性能进行了测试。测试结果发现具有规整孔道结构、钛掺杂的Ti-SBA-15能够固定GOD并保持其活性，还实现了两电子两质子转移的直接电化学行为。 (3)利用镁热还原法制备了一系列硅量可调的多孔硅/硅钛合金的复合材料，用于锂离子电池负极并测试了电池性能。研究了不同钛的掺入量对样品结构和锂离子电池性能的影响。实验结果表明样品的多孔结构为硅材料的体积膨胀提供了缓冲空间，硅钛合金的存在一定程度上改善了样品的导电性，而其中样品S4(Si/Ti=10)不仅能够保持较高的可逆容量而且具有较好的循环稳定性。同时本论文研究了不同电压范围对电极材料电化学性能的影响，发现电压范围的缩短使得锂离子嵌入和脱出不完全，电极材料结构破坏程度减弱，因此，电池循环稳定性大大提高。另外，本论文还研究了导电剂用量对电池循环性能的影响。实验结果发现，仅对本实验材料而言，减少导电剂用量致使电池循环性能的下降，这与硅材料导电性较差有直接关系。