氧化还原酶和蛋白质等生物大分子的直接电化学引起了科学界的广泛关注,因为它不但是研究生物氧化还原过程热力学和动力学的理想模型,而且为发展高选择性、高灵敏性和高稳定性的生物电化传感器提供了潜在的前景。然而,由于氧化还原活性中心深深嵌在蛋白质内壳里,所以大多数氧化还原蛋白酶都难以实现在传统电极上的直接电子传递过程。本论文主要以高岭土纳米管等新型纳米材料为生物载体和分子导线,在导电基底上构筑生物分子/微纳米材料的纳米界面,为氧化还原蛋白质和酶等生物大分子提供适宜的生物微环境,以实现它们的直接电子传递并获得优良的生物电催化性能。该研究对深入认识蛋白质和酶等生物大分子在生命体内的电子传递反应机制以及开发新型生物传感器、燃料电池等生物电子器件提供有价值的理论和实际依据。本论文的主要研究工作如下:1、基于高岭土纳米管/壳聚糖复合膜固定辣根过氧化酶的直接电化学和电催化研究。利用新型的高岭土纳米管材料作为载体,为辣根过氧化酶提供一个适宜的生物微环境,促进其氧化还原活性中心Fe （Ⅲ）/Fe （Ⅱ）电对的快速电子转移,同时利用高岭土纳米管与壳聚糖的复合膜提高修饰电极的稳定性。通过波谱、交流阻抗、循环伏安、计时电流等方法表明膜性质良好,辣根过氧化酶在膜中能够很好的保持天然构象和显示良好的电化学行为。高岭土纳米管/壳聚糖复合膜实现了辣根过氧化酶的直接电子传递,同时提高了其对过氧化氢催化的灵敏性。2、研究了功能化高岭土纳米管-金纳米粒子复合材料的制备及其电化学应用。通过TEM、Zeta和UV表征说明复合材料制备成功,同时循环伏安和交流阻抗分析说明金纳米粒子的存在提高了修饰电极的表面活性,制备的无酶传感器可用于过氧化氢的线性检测,有效避免了传统酶传感器易失活的特点,同时金纳米粒子的存在提高了修饰电极对过氧化氢催化的灵敏度。3、基于介孔碳的血红素固定及其生物电化学研究。以TEOS和F127为原料合成碳-硅纳米材料,再经HF除去硅架得到介孔碳纳米材料。通过TEM、BET表征说明合成的介孔碳有着二维六角有高度序结构,高的表面积（2066 m²/g）,大的孔容（1.64cm³/g）及窄的孔径分布。Raman分析表明合成的介孔碳有较多的边缘缺陷位点,因此具有较大的活性。用介孔碳增强血红素在电极表面吸附量的同时促进其了电子传递,电子传递速率为2.7s^-1,增强了修饰电极对过氧化氢的检测灵敏度。