本论文围绕纳米和材料领域的研究热点，紧紧抓住碳纳米管、离子液体和生物矿化材料，从材料的修饰和界面组装入手，探索了纳米结构材料在电化学，特别是在电化学分析领域的应用。　　 (1)使用原子力显微镜技术观测了双层仿生膜表面磷酸钙早期成核和生长的过程，发现该过程与文献中普遍报道的后期“疯长”过程不同，这将有助于发展新的方法去控制生物矿化材料及其它一些无机纳米相的生长和组装。同时，使用电化学和模板法合成了取向与自然骨类似的有序羟基磷灰石纳米线，以期在人工可代替骨材料方面有所应用。　　 (2)合成了聚赖氨酸共价修饰单壁碳纳米管，所得到的生物纳米组装体具有大量自由的活性氨基，为进一步复合生物活性分子或纳米结构材料连接提供了温和的条件。作为例子，进一步共价固定辣根过氧化物酶后制得的修饰电极对过氧化氢的检测具有放大的安培响应作用。　　 (3)合成了普鲁士蓝修饰的单壁碳纳米管，初步的结果表明单壁碳纳米管和普鲁士兰之间同时存在离子相互作用和π-π相互作用。单壁碳纳米管与普鲁士兰纳米复合物还保留了普鲁士兰很好的电化学活性。利用单壁碳纳米管和普鲁士兰两者的独特特性，可以进一步拓展单壁碳纳米管和普鲁士兰的应用，并为其它的无机高级功能材料功能化单壁碳纳米管开辟了新的思路。　　 (4)提出了离子液体支持的三维网络单壁碳纳米管电极的概念，将其作为工作电极，将待电化学嫁接的单体溶于该工作电极中。由于单壁碳纳米管能良好分散在离子液体中，使其有效电极面积大大增加，解决了目前电化学均相和大量修饰单壁碳纳米管的困难。作为应用，本文将带有活性琥珀酰亚胺的丙烯酸酯单体利用电化学方法嫁接到了单壁碳纳米管表面，通过继续共价连接葡萄糖氧化酶，制成了葡萄糖的电化学传感器。　　 (5)作为一种力学和电学性能的增强剂，通过共价作用，单壁碳纳米管被首次扩展到了硅胶材料中。硅胶材料力学性能欠佳，阻碍了其在各领域的应用。实验中先共价修饰单壁碳纳米管硅烷化试剂单体，再通过溶胶凝胶方法得到单壁碳纳米管-硅胶纳米结构复合材料。该材料中单壁碳纳米管分布均匀并且界面相互作用强，因而力学性能和电子传递能力都得到了显著提高。　　 (6)提出了以离子液体骨架为中心，通过赋予一种离子一种性质，赋予另外一种离子另外一种相对独立的性质来合成具有多功能单一化合物的概念。作为例子，探索了以离子液体作为桥梁，仅仅通过简单的离子交换就可成功实现了将单壁碳纳米管和具有调节亲疏水功能的对离子、电化学活性无机配合物、生物分子等的有机结合。不仅仅作为“绿色”溶剂，全面认识离子液体的这种特性将会推动离子液体在设计和合成多功能化合物中的应用。此外，也为功能化和组装单壁碳纳米管提供了一种的新方法。