人类社会中许多重要问题包括临床医学、环境监控、健康保障、食品安全、人口控制等都和生命科学有着紧密的联系,因此,生命科学向人类提出了更多、更广泛的要求,如生命行为研究、内在机理探讨和相应的分子机制研究,而上述问题的解决都与各种重要的特定生命信息分子相关联。广大科研工作者为了准确、高效、快速地检测重要生命信息分子,研究开发了多种检测新原理、新方法。其中电化学传感器件由于成本低廉、构造简单、检测过程中灵敏度高、响应快且容易实现微型化等优点,从而受到了研究者们的广泛关注,也越来越多地被应用到生命科学的各个领域中。要实现电化学生物传感器更好、更高效的应用于生命物质的检测,灵敏度、选择性尤为重要,目前,具有良好导电性的各种功能性纳米材料成为大家的关注热点。纳米材料是介于微观状态和宏观状态之间的特殊材料,它的特异结构决定了其不同于一般材料的特殊物理、化学性质。其中碳纳米材料因具备除了一般纳米材料都具有的量子尺寸效应、表面效应、隧道效应外,还具有一些不同寻常的新奇特性特别是它突出的导电性,这使其成为纳米材料中最受关注的分支之一,在各个研究领域都有着巨大的应用前景。当然,就碳纳米材料自身而言亦有一些缺陷,这些缺陷使其不能很好的应用于电化学生物传感器,所以对碳纳米材料进行一定合适的功能化,可以改善它固有的缺陷,还可以赋予其一些新的性能,为其发展进一步拓宽了应用范围。本论文在碳纳米材料的基础上,合成碳纳米材料和贵金属纳米粒子或化合物的复合材料,再结合生物识别元件,构建了用于检测重要生命信息分子的葡萄糖和谷氨酸生物传感器,并就构筑材料及电化学性质等进行了系统研究,为其应用于生理学与病理学探讨奠定了坚实的理论基础。全文总共分为四个部分,具体内容如下文：第一章绪论本章主要介绍了电化学生物传感器的原理、分类和发展,着重介绍了电化学酶生物传感器和酶固定的方法和机理；同时也详细介绍了几种常见而又重要的碳纳米材料的优点及其应用；总结了纳米材料的功能化以及功能化的纳米材料在电化学生物传感器中的应用。最后给出了本文的研究意义和主要内容。第二章基于室温离子液体下铂/离子液体/石墨烯复合纳米材料的制备及其电化学性质的研究本工作中,我们通过了简单的微波法一步合成了一种有着优异电化学性质的铂/离子液体/石墨烯复合纳米材料。在合成的过程中,室温离子液体起到了稳定剂的作用,防止石墨烯以及铂纳米粒子在制备过程中发生团聚。我们合成了四种不同官能团的咪唑环室温离子液体来参与铂/离子液体/石墨烯复合纳米材料。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、线性扫描伏安法(LSV)等手段,系统研究了离子液体不同官能团对复合纳米材料的分散性及其电化学活性的影响。另外,通过铂/离子液体/石墨烯复合纳米材料与葡萄糖氧化酶的结合,我们制备了一种葡萄糖生物传感器。该传感器对葡萄糖表现出了良好的响应。在-150mV电位下,对葡萄糖的线性范围是1μM～1.164mM,检测限为0.8930μM (S/N=3),具备良好的重现性和稳定性。在条件优化后,此生物传感器被成功应用到检测真实大鼠血样中的葡萄糖,为临床医学中应用又提供了一种有效的方法。第三章氮掺杂石墨烯/Os(bpy)2Cl2复合纳米材料电化学性质研究及其在谷氨酸生物传感器件构筑中的应用本工作中,我们通过一步简单的超声法将氮掺杂石墨烯和锇化合物Os(bpy)2Cl2相结合,成功研制了氮掺杂石墨烯/Os(bpy)2Cl2复合纳米材料。我们通过SEM、TEM、FT-IR、LSV等表征手段研究了此复合材料的物理和化学性能。研究发现,石墨烯在氮掺杂后电催化活性有一定的提高,在Os(bpy)2Cl2包裹后,进一步提高了其对过氧化氢的电催化还原能力。我们系统研究了不同质量的Os(bpy)2Cl2对氮掺杂石墨烯的电催化活性的影响以及对生物酶和材料之间电子传递的促进作用。并在此复合材料基础上构建的谷氨酸生物传感器也具有良好的电化学响应。该部分工作实现了新材料在生命科学中较好的应用。第四章铂/HTC碳复合纳米材料的电化学性能研究及其在葡萄糖传感器中的应用本工作中,我们通过水热碳化法制备了一种疏松多孔的碳纳米材料,以其为基底负载上不同量的铂纳米粒子。通过SEM、EM考察它们的微观形貌,通过线性扫描伏安法和在铁氰化钾溶液中获得的循环伏安曲线来考察其电化学行为。在其中选择出对过氧化氢具有最高催化活性的铂的负载量的铂/HTC碳复合纳米材料后,以葡萄糖氧化酶为生物识别元件,构建了一种第三代葡萄糖生物传感器。在-200mV条件下,此生物传感器对葡萄糖的线性范围为1μM-2.264mM。经过校准,此生物传感器的检测限是0.7790μM (S/N=3),此传感器还有着良好的重现性和稳定性,为其应用于实际生物样品中葡萄糖含量的检测打下了坚实的理论基础。