2004年,新型二维碳纳米材料——石墨烯被发现。因为石墨烯独特的单层碳原子结构,所以它具有许多优异的光、电、热及机械性能。与石墨烯相关的研究已经成为物理、化学、生物、医学、环境和工程等各个领域中备受瞩目的热门课题。近年来,包含石墨烯的纳米杂化材料被广泛研究并用作电化学传感器的电极增强材料,在这些杂化材料中,不但发挥了石墨烯的大比表面积、高电导率以及电催化活性等优良性质,而且体现了杂化材料中其它组分的优良性能。本论文利用环糊精、镍纳米颗粒、血红素及金纳米颗粒等材料与石墨烯结合制备了三种基于石墨烯的纳米杂化材料,研究了三种石墨烯纳米杂化材料的合成方法、电化学性质及其协同效应,并基于这三种石墨烯纳米杂化材料构建电化学传感器,对黄酮类化合物、葡萄糖和癌症标记物等目标物进行了电化学检测。主要研究内容如下：(1)基于2,6-二甲基-β-环糊精/石墨烯的电化学传感器对异檞皮苷和黄芩苷的检测。利用简单的湿化学合成法合成了2,6-二甲基-β-环糊精(2,6-dimethyl-p-cyclodextrin, DM-p-CD)功能化石墨烯(DM-p-CD-GNs)。通过紫外可见光谱(UV-vis),傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)对合成的DM-p-CD-GNs进行了表征。所合成的新型石墨烯纳米杂化材料同时具有石墨烯大比表面积和高导电率的性质以及DM-p-CD超分子识别和富积的能力。基于此特性,利用DM-p-CD-GNs构建了高灵敏度电化学传感器,用于检测两种黄酮类药物(异槲皮苷和黄芩苷)。与裸玻碳电极(GCE)和GNs/GCE相比,两种化合物在DM-p-CD-GNs/GCE上的峰电流有非常显著的增强,这表明该新材料不仅显示了石墨烯优良的导电性能和大的比表面积,而且体现了DM-p-CD的超分子识别能力。用该修饰电极检测异槲皮苷和黄芩苷的线性响应范围分别是10 nM-3.0 μM和0.04μM～3.0μM,检测限分别为4 nM和10 nM。该方法具有操作简单、成本低、灵敏度高、稳定性和重现性良好等优点,有望在黄酮类药物的超痕量检测和监测领域得到广泛应用。(2)基于聚乙烯吡咯烷酮保护的石墨烯、镍纳米颗粒和壳聚糖纳米杂化材料的电化学传感器对葡萄糖的非酶检测。通过将镍纳米颗粒(NiNPs)化学沉积在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保护的石墨烯纳米片(GNs)上,再利用壳聚糖(CS)作为稳定剂成功合成了一种新的纳米杂化材料(PVP-GNs-NiNPs-CS)。利用X射线光电子能谱(XPS)和TEM对所获得的纳米杂化材料进行了表征。基于该纳米杂化材料中GNs的大比表面积和高导电率特性、NiNPs对葡萄糖的高电催化活性、壳聚糖良好的成膜性和抗污染能力以及三者的协同效应,构建了一个非酶电化学葡萄糖传感器。检测结果显示,该纳米杂化材料极大地加强了镍在氢氧化钠溶液中对葡萄糖的催化活性。基于PVP-GNs-NiNPs-CS的电化学葡萄糖传感器具有高灵敏度,宽线性范围(0.1μM～0.5 mM)、低检出限(30 nM),良好的选择性以及实际样品分析能力。由于该材料合成方法简单、成本低等优点,有望在葡萄糖的非酶检测领域得到普遍应用。(3)基于金纳米、血红素和石墨烯三元纳米杂化材料的电化学适配体传感器对癌胚抗原的免标记检测。成功构建了一种基于金纳米、血红素和石墨烯的三元纳米复合物(AuNPs-HGNs)用于癌胚抗原(CEA)检测的免标记电化学适配体传感器。这种纳米复合材料是通过简单的湿化学法将金纳米颗粒(AuNPs)沉积于血红素(Hemin)保护的石墨烯(GNs)表面,该材料修饰玻碳电极后,再将能够特异结合癌胚抗原的适配体(CBA)通过Au-S共价键组装于AuNPs-HGNs上形成传感界面。结合于石墨烯表面的血红素不仅防止了石墨烯片层间的聚集,而且其氧化还原提供的电信号可作为原位探针。金纳米颗粒不仅为适配体提供大量的结合位点而且具有其良好的导电性和促进电子转移能力。当癌胚抗原与CBA结合时,由于阻碍了电子传递而使峰电流发生下降,利用峰电流的变化实现了对癌胚抗原快速、灵敏的检测。该方法具有灵敏度高、线性范围宽(0.0001-10 ng mL-1),检出限低(40fgmL-1)和特异性强等优点。研究结果表明,该免标记电化学适配体传感器具有操作简单和低成本的优势,在生物样品或临床样品分析方面有潜在的应用价值。(4)总结了本论文的研究结果,针对研究过程中的问题,对今后的改进方向进行了展望。