光电化学（photoelectrochemical,PEC）分析已经成为一种蓬勃发展的传感技术,它具有响应速度快、灵敏度高、背景信号低、成本合理和易于仪器小型化等诸多优点,被成功应用于生物分析、环境污染检测和临床应用等领域。近年来,阴极光电化学分析作为阳极传感策略的有效补充也引起了人们的研究兴趣。光电阴极易于和接受光生电子而不是被空穴氧化的分析物作用,避免了光阳极表面固有空穴强氧化作用引起的电极界面上诸多还原性小分子被氧化的干扰。因而提高了阴极光电传感器的选择性,尤其是在生物传感方面具有重要意义。在本论文中设计了新型的具有良好光活性的阴极光电材料用于制备功能电极,并结合不同的特异性识别方式来实现一定目标分析物的选择性检测。具体研究内容如下所示:（1）通过一步火焰喷雾热解法（flame spray pyrolysis,FSP）合成出Cu O-Cu2O异质结,并将其作为光敏材料用于构建光电化学传感装置。表面分析表明,Cu O-Cu2O纳米复合材料的颗粒尺寸小于10 nm,并均匀分布在电极表面。由于Cu O-Cu2O异质结具有一定的优良特性,例如在可见光区具有强的吸收和能够有效分离光生电子-空穴对,Cu O-Cu2O涂层电极在可见光照射下能够表现出极好的阴极光电流响应。基于L-半胱氨酸（L-cysteine,L-Cys）与含铜化合物通过形成Cu-S键的相互作用,Cu O-Cu2O复合材料被用作光电极修饰材料来构建检测L-Cys的光电化学传感器。当L-半胱氨酸加入到电解液中,L-Cys分子和Cu O-Cu2O纳米粒子的相互结合作用会导致电极表面的空间位阻增加,从而可以观察到一个下降的光电流响应。进一步对影响L-Cys光电化学响应的因素（包括Cu O-Cu2O复合物的浓度、滴涂量以及施加的偏置电压）进行了优化。在最佳的实验条件下,所提出的传感器的光电流随着L-Cys浓度的增加而线性下降,相应的线性范围从0.2μM到10μM,三倍信噪比（3S/N）下的检出限为0.05μM。同时,该阴极光电化学传感器显示出高选择性、可重复性和稳定性。此外,这一光电化学传感器的潜在适用性在人体尿液样品中进行了评估。（2）提出了一种新型的基于p型半导体的阴极“signal-on”光电化学适配体传感器用于氯霉素（chloramphenicol,CAP）的高灵敏和选择性的检测。使用葡萄糖同时作为绿色还原剂和碳前体,通过一锅溶剂热法合成出分层多孔花状的Bi-Bi OI@C复合材料,并将其用于光电阴极的制备。由于金属Bi的表面等离子体共振（surface plasmon resonance,SPR）效应和碳的高电导性,复合材料与Bi OI或Bi-Bi OI相比显示出增强的阴极光电流响应。当氯霉素特异性适配体被固定在Bi-Bi OI@C修饰电极上作为识别元件,氯霉素分子能够被适配体特异性捕获并有效地接受Bi-Bi OI@C产生的光生电子,从而使得阴极光电流变大。这样就构建出对氯霉素表现出特异性“signal-on”响应的阴极光电化学适配体传感器。对Bi-Bi OI@C悬浮液的滴涂量、施加的偏置电压和适配体浓度这些影响因素进行了优化。在最佳实验条件下,所构建的光电化学适配体传感器的阴极光电流随着氯霉素浓度在2 n M到250 n M范围内的增加而线性增大,得到的检出限（3S/N）为0.79 n M。这一阴极光电化学适配体传感器已成功应用于药物片剂、滴眼液和湖水样品中氯霉素的测定。（3）体液中黄体酮的水平可以作为早期妊娠诊断的指标,并有助于了解哺乳动物的体细胞功能。在这项工作中,我们设计了一种基于抗体-适配体的三明治型结构用于黄体酮的阴极光电化学生物传感。这里制备出的碳点修饰氧化石墨烯复合物具有良好的阴极光电流响应,被用作修饰电极的光活性材料,进而用于负载黄体酮的特异性抗体。与此同时,具有高特异性结合能力的黄体酮截断适配体与Au-Cu O-Cu2O纳米复合物相结合充当生物缀合物。当黄体酮存在时,这种aptamer-Au-Cu O-Cu2O生物缀合物能够通过抗体-黄体酮-适配体相互作用将CDs-GO修饰电极的阴极光电流响应进行放大。在最优的实验条件下,所构建的光电化学生物传感器的阴极光电流与黄体酮在一定的浓度范围内呈现正相关的线性关系,即光电流值随着分析物浓度的增加而增大。传感器对黄体酮的线性范围为0.5 n M到180 n M,同时表现出一个为0.17 nΜ的较低检出限（3S/N）。这一阴极光电化学传感平台显示出很高的选择性、令人满意的重现性和良好的稳定性。此外,这一传感器被成功应用于人类血清样品中黄体酮的测定。