研究蛋白质的直接电化学和电催化行为，对于了解生命过程的氧化还原机理，生命体内的电子转移过程及建立高灵敏的检测方法等提供理论依据。离子液体（ILs）具有导电性高、电化学窗口宽、化学和热稳定性好等优点，因此广泛用于电化学和电分析领域。纳米材料具高比表面积、生物相容性好、易于功能化等性质使之成为电化学生物传感器方面最有潜力的材料。本文利用多元复合材料的协同作用，构建多种第三代蛋白质电化学生物传感器，并研究了血红素蛋白质的直接电化学与电催化行为。本论文主要进行了以下几个方面的研究工作：1.采用水热法合成了四氧化三钴（Co₃O₄）纳米花和钼酸铜（Cu₃Mo₂O₉）纳米块，并将其用于肌红蛋白（Mb）和血红蛋白（Hb）直接电化学的研究。以1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[BMIM]BF4）为粘合剂和修饰剂，制得了离子液体修饰碳糊电极（CILE）。分别以制备的CILE为基底电极，以壳聚糖（CTS）、Nafion、Co₃O₄纳米花、Cu₃Mo₂O₉、石墨烯（GR）、1-乙基-3-甲基咪唑溴化物（[EMIM]Br）等为修饰材料，采用涂布法将蛋白质固定在工作电极的表面构建了二种电化学生物传感器为CTS/Mb-GR-Co₃O₄-IL/CILE和Nafion/Hb-GR-Cu₃Mo₂O₉-IL/CILE。考察了Hb和Mb在不同修饰电极上的直接电化学和电催化行为。采用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外可见吸收光谱、傅立叶变换红外光谱和电化学法对修饰电极进行了表征和研究。实验结果表明Mb和Hb在不同的复合修饰膜内基本保持了其生物活性，循环伏安扫描出现一对准可逆峰形良好且稳定的氧化还原峰，离子液体和多种纳米材料之间的协同作用能极大的促进电子传递速率，研究了Hb和Mb的直接电化学行为，求解了相关的电化学参数。并进一步考察了修饰电极对三氯乙酸（TCA）的电催化行为。2.采用同时还原氧化石墨烯（GO）和六氯铂酸（H₂PtCl₆）的方法制备了石墨烯-铂（GR-Pt）复合材料，并将其用于构建肌红蛋白（Mb）生物传感器。以离子液体1-丁基吡啶六氟磷酸盐（BPPF₆）为粘合剂和修饰剂，制得了离子液体修饰碳糊电极（CILE），并将Mb、Nafion、石墨烯-铂（GR-Pt）复合材料涂布到该修饰电极表面，实现了Mb的有效固定，进而研究了Mb在该修饰电极上的直接电化学和电催化行为。紫外-可见吸收光谱（UV-vis）和傅立叶变换-红外光谱（FTIR）结果表明Mb在复合修饰膜中保持了其生物活性并表现出良好的电化学行为。在pH7.0的PBS缓冲溶液中，进行循环伏安扫描可看到一对峰形良好稳定的准可逆氧化还原峰，求解了相关的电化学参数。Nafion/Mb-GR-Pt/CILE对TCA表现出较好的电催化行为，检测范围较宽，检测限较低。3.以离子液体BPPF₆为粘合剂和修饰剂，制得CILE为基底电极。用Nafion、石墨烯（GR）、碲化镉（CdTe）复合材料将Hb修饰到CILE表面，构建了蛋白质生物传感器Nafion/Hb-GR-CdTe/CILE。用紫外-可见吸收光谱图（UV-vis）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外变换光谱（FT-IR）和循环伏安法对修饰电极进行表征。所制备的修饰电极对TCA表现出良好的电催化能力，在最佳实验条件下催化还原电流和TCA的浓度在1.4-15.0mmol/L范围内呈良好的线性关系，检测限为0.53mmol/L（3σ）。