一、文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和方案、参考文献）
（一）课题研究的现状及发展趋势
1. 纳米复合材料的概述
复合材料是指由两种或两种以上不同材料通过物理或者化学等方法组合而成、具有全新性能的混合物。由于不同材料在性能上具有协同作用，能够互相取长补短，因此复合材料可以发挥不同材料的优点，同时克服单一材料的缺陷，其综合性能往往比原组成材料更为优异，从而扩大了材料的应用范围。其中，纳米复合材料由于其特异的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应而最具有吸引力，纳米复合材料的研究和应用己经成为世纪材料科学的重要探索内容。纳米复合材料是将纳米尺寸（尺寸在之间）的金属、碳纳米管、石墨稀、半导体、刚性粒子和各种无机粒子、纤维等改性剂均匀地分散在树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体材料中，所形成的至少一相为纳米尺寸的复合材料。微观上来讲，当物质达尺寸到纳米级别时，物质会高度弥散的同时表面积急剧增大，这提供了原子短程扩散的途径，导致扩散率增高，进而表现出与物质粗晶态时不同的性能。
1.1 氮掺杂碳纳米复合材料
在众多不含金属（metal-free）的氧还原催化剂中，杂原子掺杂碳材料具有很好的电催化性能，展现出特有的强抗 CO中毒能力，低的过电势，是非常有前景的电化学氧还原催化剂。将杂原子引入碳骨架，通过有效地调节氧气的化学吸附能，催化位点和催化剂反应机理，可以大大地增强碳基催化剂的氧化还原性能。而氮原子半径与碳原子接近，容易进入碳纳米管形成C-N键，从而改变碳纳米管的物理化学性质，例如氮原子被引入到石墨碳结构中会使其获得更多的pi;电子，加上N和C电负性的显著差异，导致了石墨碳的很多独特性能，包括增加n型载流子浓度，高表面能等。掺杂N原子还可以改变N掺杂石墨碳费米能级周围的局部密度状态，对氧还原性能的增强发挥着重要的作用。所以氮掺杂碳纳米管近年来吸引了更多研究者的关注，从而建立了新一代不含金属的氧还原催化剂。相比单一的氮掺杂碳材料，氮掺杂碳复合材料凭借其独特的结构以及不同材料之间产生的协同效应，使得其氧还原催化活性得到进一步提高。已有一些合成方法用于制备氮掺杂碳复合材料，例如化学气相沉积法（CVD），水热合成法，溶液自组装过程和高温后处理含氮有机前驱体等。氮掺杂碳纳米复合材料作为一种优良催化剂因其良好的氧还原性可以应用于电化学传感方面。
2. 电化学传感器的简介
电化学传感器是一种由感应元件和换能器组成的，按照输出的电化学信号的不同，可以将电化学传感器划分为电位型传感器、电流型传感器、电导型传感器、电容型传感器等几类基于待测物的电化学性质对目标物进行检测的分析系统。最早的电化学传感器可以追溯到20世纪50年代，当时用于氧气监测。到了20世纪80年代中期，小型电化学传感器开始用于检测PEL范围内的多种不同有毒气体，并显示出了良好的敏感性与选择性。目前，为保护人身安全起见，各种电化学传感器广泛应用于许多静态与移动应用场合。作为分析检测领域重要的技术，电化学传感器具有操作简便、价格低廉、选择性高、分析速度快、可进行在线分析等传统分析方法不可比拟的优势，已经在环境检测、食品工业、生物医学研究、发酵工业生产等领域得到了高度的关注和广泛的应用。
2.1 电化学传感器在环境监测中的应用
环境问题是现代世界统一关注的问题，在社会经济飞速发展的今天，环境污染问题也越来越严重，给人们的生活、健康、经济都带来深远的影响。电化学分析技术是现代环境污染物以及环境微检测技术中新兴起来的一种技术。目前电化学传感器主要应用在对土壤、环境、水体环境中金属离子的检测，对大气环境中二氧化硫、二氧化氮等气体的检测等[1]。
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