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本论文以层状材料在生物酶固定领域的应用为出发点。选取层状钛酸盐为主体材料，肌红蛋白Mb和血红蛋白Hb为客体分子。研究了稀土离子和生物分子在氧化钛层间的共同插层，获得了一种具有荧光标记的固定化酶；研究了层板性质不同的层状钛酸盐对于固定生物分子的影响。研究了层状氧化钛固定生物分子在生物传感器中的应用。
通过剥离-重组法可以将肌红蛋白和稀土铕离子同时固定在层状氧化钛层间。通过X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、电感耦合等离子体光谱(ICP)和CHN分析对所得复合材料Mb，Eu3+/titanate的结构、组成和形貌进行了表征。红外光谱(FT-IR)和UV-vis分析显示固定的肌红蛋白分子保持了其自然构象，结构没有发现明显变化。肌红蛋白具有过氧化物酶的催化性质，可以催化双氧水氧化邻甲氧基苯酚的反应。固定后的肌红蛋白保持了自由酶分子活性的53％。同时，样品在紫外光的激发下，可以发出红光。
由混合碱金属钛酸盐，钛酸锂钾K0.8Ti1.73Li0.27O4剥离得到的氧化钛纳米片ex-Ti0.865O2，相比由钛酸铯Cs0.7Til.825O4剥离得到的氧化钛纳米片，具有更高的离子交换能力和电荷密度。同时由于制备过程中不需要铯的参与，降低了反应成本。我们以此氧化钛纳米片作为固定血红蛋白的主体材料，通过剥离-重组法将二者复合。因为纳米片更高的电荷密度，每克氧化钛固定的血红蛋白的负载量最大可以达到7.2克。通过XRD表征发现，对于不同酶负载量的样品，酶在层间可以分别以单层和交叉双层排列。固定的血红蛋白保持了部分自由酶分子的活性，并且随着层间距的增大而增大。固定以后催化反应的动力学参数kcat，KM和kcat/KM都发生了变化。
将层状氧化钛—血红蛋白复合材料Hb/titanate固定在热解石墨电极上可以制备电化学生物传感器。此修饰电极在0.2到-0.7V的电压范围内具有一对形状对称的氧化还原峰，表明层状氧化钛有利于电子在蛋白质分子和电极之间的转移。在pH值为5-0的缓冲溶液中，修饰电极对双氧水的线性响应范围为20μM到3.2mM，灵敏度为29.7μAmM-1cm-2。由于氧化钛片层的稳定作用，此修饰电极可以在较酸的环境中检测双氧水。并且，随着酸性的增强，灵敏度反而越强。