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碳材料具有发达的孔隙结构、极大的比表面积和良好的导电性,可应用于能源、催化和传感等不同领域。在碳材料中掺杂杂原子不仅可以改善碳材料的表面润湿性,还能引入赝电容,从而提高碳材料的电容性能。此外,在碳材料中掺杂杂原子还能引入新的活性位点,因而,掺杂型碳材料在催化和传感等领域具有良好的应用前景。制备新型的掺杂型碳材料并开展其应用研究具有重要的意义。本论文通过在碳材料中引入氮、硫、金属等杂原子,制备了几种新型的掺杂型碳材料,并研究了其在超级电容器、电化学析氢和生物传感应用中的性能。主要内容如下:（1）将吸附钴离子的磺酸离子交换树脂碳化并同时化学活化制得了硫掺杂多孔碳纳米片（S-PCNS）。所制备的S-PCNS具有三维网状结构,石墨化程度高,C/O原子比高达22.9:1,硫含量高达9.6 wt%,比表面积高达2005 m2 g-1。以S-PCNS为电极材料的超级电容器在6.0 M KOH水溶液电解质中具有极高的比电容(0.5 A g-1下的比电容为312 F g-1)、优异的倍率性能(50 A g-1仍能保持78%的电容)、极高能量密度(0.5 A g-1下能量密度为11.0 Wh kg-1)和良好的循环稳定性(2 A g-1下循环1万次仍保持其初始电容的97%)。（2）以聚邻苯二胺为碳源,硝酸镍为石墨化催化剂前驱体,制备了氮掺杂的三维石墨烯材料（3DNGN）。3DNGN具有相互贯通的多孔结构和极高的含氮量,有利于离子的快速传输和电子的快速转移,能确保3DNGN具有良好的电容性质。在KOH水溶液中,3DNGN在1 Ag-1下的比电容高达312 Fg-1的,并具有良好倍率性能和循环稳定性。以3DNGN为电极材料的超级电容器的平均能量密度高达10.8 Wh kg-1,最大功率密度为595 kW kg-1。此外,由于3DNGN在H2SO4溶液中具有很大的赝电容,使得3DNGN在1 Ag-1下的比电容高达345 Fg-1。（3）通过热处理富含氮和硫的聚间氨基苯磺酸和硝酸钴,再进行酸刻,制得了Co、N和S共掺杂的碳（CoNS-C）。在0.5 M H2SO4水溶液中,以CoNS-C为析氢反应（HER）催化剂,10 mA cm-2的电流密度下的过电位仅为180 mV。除了极高的电催化活性外,CoNS-C还显示出良好的持久性。我们也证实了Co-Nx和Co-Sx配合物是HER的催化活性中心。该工作为设计高性能HER催化剂提供了新的思路。（4）通过热解聚苯胺和硝酸镍粉末,再进行酸刻,制备了三维类石墨烯碳框架材料（3DGLCFs）。所制备的3DGLCFs具有类石墨烯网状结构,高比表面积和高氮掺杂量,这些特征使得3DGLCFs具有电化学活性表面积大、电子转移快等优点,且分析物能快速传输到电极表面。抗坏血酸（AA）、多巴胺（DA）和尿酸（UA）在3DGLCFs修饰GCE上的氧化电流远高于商业石墨烯修饰的GCE。AA和DA的氧化峰电位差为0.23 V,DA和UA的氧化峰电位差为0.13 V,AA和UA的氧化峰电位差为0.36 V。利用差分脉冲伏安法同时检测了AA,DA和UA,AA的线性范围为12.5-400μM,DA的线性范围为0.05-10μM,UA的线性范围为0.05-15μM。AA、DA和UA的检出限（S/N=3）分别为2、0.01和0.01μM。3DGLCFs/GCE也被成功用于检测人血清中的AA,DA和UA。（5）合成了钌离子络合的氮化碳（Ru-C3N4）并发现其具有类过氧化物酶活性。Ru-C3N4能在H2O2存在下催化邻苯二胺转化为具有荧光性质的2,3-二氨基吩嗪。由于荧光内滤效应,所产生的2,3-二氨基吩嗪能使Ru-C3N4荧光猝灭。这些独特的特性可用于构建有效的比率荧光平台用于检测H2O2和葡萄糖,检出限分别为50 nM和0.1mM。该方法可成功用于检测人血清中的葡萄糖。该工作为在没有辣根过氧化物酶（HRP）存在下检测H2O2及能反应生成H2O2的代谢物提供了一种新的比率荧光平台。