碳元素存在形式多样,广泛存在于生命体、石化燃料和气体中。石墨碳具有良好的导电性,碳化钛具有良好的催化性能。本文研究了利用明胶及废弃聚酯转变为二维的石墨化碳用于制作电子皮肤(e-skin)的导电传感材料和合成3维碳化钛-碳纳米管复合物用于有机及无机污染物的光催化降解。电子皮肤是受人的皮肤启发而创造出来的一种模仿人类皮肤特性的柔性的传感器件,以期实现赋予机器人触觉、监测生理健康信息、人机互动等方面的应用。其种类可分为四大类,包括晶体管式、压阻式、电容式、压电式,其中对电阻式电子皮肤的研究最为广泛。目前电子皮肤的发展主要集中在可穿戴压力传感器上,因为许多生理信号伴随着压力的变化,包括脉搏、心率、发声等等。对于现实世界的应用,电子皮肤应该具有高灵敏度、灵活性、可移植性、良好的稳定性和生物相容性。然而,敏感性和经济性仍然是普遍问题。迄今为止,大多数电子皮肤是基于压敏的传感器。许多人类的生理反应,如关节弯曲、哭泣、呼吸、心跳等,都会产生压力变化,因此压力检测在生理监测中有着广泛的用途。对于某些生理活动,如血管舒张,压力随之发生微妙的变化,因此传感器的灵敏度成为一个非常重要的因素。为了提高灵敏度,常用的二维材料石墨烯或者一维材料碳纳米管作为感应材料,受制于其昂贵的成本,无法得到大量使用。利用不同维度的纳米材料制备了电子皮肤,提高了敏感性。人口数量的增长和生产活动使得大量废水被排放到环境中,废水中的重金属污染物对生态系统和人类健康具有很大的威胁,主要有汞(Hg)、镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)等。其中六价铬(Cr(VI))具有高溶解度、急性毒性和潜在致癌性,从废水中去除六价铬(Cr(VI))迫在眉睫。MXene是由结构类似于石墨烯的过渡金属组成的新型2d基纳米材料家族,具有较高的理论表面积、亲水性、独特的结构、稳定和可调的化学性质,是一种高效的有机/无机污染物吸附剂,本文中使用Mxene中的碳化钛与碳纳米管(CNT)复合进行污染物降解研究。本文主要研究工作内容如下:1.利用组装的静电纺丝装置对明胶使用了不同的工艺参数进行静电纺丝,制备了明胶纳米纤维,并对纤维进行了相关的力学拉伸测试,与其他商用聚合物材料进行了比较。将静电纺丝后的明胶纳米纤维使用不同的温度煅烧进行碳化,选取合适温度的碳化膜制作传感器检测出了人体的生理信号。2.将以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为主要原料矿泉水瓶进行回收,洗干净后将其溶解成不同浓度静电纺丝,用不同温度碳化PET纺丝膜,表征其性质探究石墨化程度然后进行传感器制作,最后用来检测人体的生理信号。3.利用简单水热法制备了不同摩尔比的碳化钛/碳纳米管(MXene/CNT)3维复合物催化剂用于光催化Cr(VI)和亚甲基蓝降解。表征数据及测量结果表明,经惰性气体保护下对明胶纤维和PET纤维碳化的方法,能得到石墨化程度较高的导电碳膜片层,可用于制作传感器的压力感应材料。对于声带发出不同单词时引起的喉咙表面的振动具有区别能力,也能够检测到桡动脉脉搏波和心尖搏动波的特征峰,并可进行一定的量化分析来判断动脉硬化程度。制备的MXene/CNT光催化剂具有良好的光催化活性,经过4次重复实验,Cr(VI)(50mg/L)的还原效率达到95%。然后,为了进一步探索染料废水的降解,如亚甲蓝,也进行了去除(40mg/L)。最后,根据实验结果,提出了提高碳化钛/碳纳米管复合材料光催化活性的可能机制。