纳米科学和纳米技术的发展激励科学家不断地探索新的纳米材料以构建性能优越的传感器件。碳纳米材料以其独特的电学、化学和结构性质在电化学研究和电化学应用方面引起了广泛的关注。通过对碳纳米材料进行功能化改性,制备新型碳纳米复合材料,在保留碳材料的本征属性的同时,通过功能化引入一些具有特殊功能的基团,使其在功能传感器件的构建方面具有更加广泛的应用前景。本文以功能化改性碳纳米材料的合成以及其在电化学传感器中的应用为中心,开展了以下几个方面的研究工作：1.非共价组装栅栏卟啉与碳纳米管作为有效的类过氧化物酶检测饮料中的过氧化氢碳纳米管(MWNTs)与非水溶性铁卟啉(FeTpivPP)通过π-π非共价相互作用形成了具有高催化性能的碳纳米管-铁卟啉(MWNTs-FeTpivPP)纳米复合物,用扫描电子显微镜(SEM),紫外-可见吸收光谱(UV-Vis),拉曼光谱和电化学交流阻抗谱(EIS)对MWNTs-FeTpivPP复合物进行了表征。MWNTs与带正电荷的FeTpivPP作用使其在四氢呋喃(THF)溶液中表现出了良好的分散性,并促进了FeTpivPP和电极表面之间的电子传递,从而在-0.426和-0.371V处出现了一对明显的FeⅢ/FeⅡ的氧化还原峰。由于MWNTs和FeTpivPP的协同作用,该复合物对H2O2的还原表现出了优异的电催化性能。利用这一性质,可以实现在低电位下对H2O2的高灵敏安培检测。检测的线性范围为0.2-143μM,检测限为0.05μM (S/N=3)。这种方法可进一步应用于商购饮料中H202的检测,在饮料常规检测中有着巨大的应用潜力。2.钾掺杂碳纳米管对胆固醇氧化酶的直接电化学及其在高灵敏胆固醇生物传感器中的应用杂原子的化学掺杂是一种从本质上修饰基质材料性质的有效方法。在各种各样的掺杂剂中,钾(K)掺杂在调整碳材料的电学性质上起到了重要的作用。我们在室温下利用化学掺杂法合成了K掺杂MWNTs (KMWNTs)。通过固定胆固醇氧化酶(ChOx)和胆固醇酯酶(ChEt)在KMWNTs修饰的玻碳电极表面,并利用胆固醇氧化酶的直接电化学,我们构建了一种新型的血清总胆固醇生物传感器。与MWNTs相比,KMWNTs加速了ChOx和电极表面之间的电子传递,使ChOx具有更加显著的直接电化学信号,并保留了它的生物活性。该生物传感器(ChOx/KM WNTs/GCE)对游离胆固醇显示了灵敏的响应,其检测范围为0.050-16.0μM,检测限为5.0nM (S/N=3)。共同固定ChOx和ChEt (ChEt/ChOx/KMWNTs/GCE)既能检测游离的胆固醇,又能测定酯化的胆固醇,该生物传感器对两者显示了同样的线性范围(0.050-16.0μM),其检测限分别为10.0和12.0nM(S/N=3)。利用本方法测定血清样品中总胆固醇的浓度,与分光光度法测定的结果相比较具有很好的一致性。3.钾掺杂碳纳米管一离子液体复合物凝胶修饰电极检测癌细胞释放的超氧阴离子自由基利用KMWNTs-1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF6)离子液体复合物凝胶,我们构建了一种新型的电化学生物传感器用于测定癌细胞释放的超氧阴离子自由基(O2.-)。在中性溶液中,KMWNTs-[BMIM]PF6能够电催化还原氧气,并产生较强的电流信号。与KMWNTs无[BMIM]PF6或MWNTs-[BMIM]PF6复合物无K的情况相比,KMWNTs-[BMIM]PF6使氧气的还原峰电流增加了6.2倍和2.8倍,极大的增加了氧气的检测灵敏度。然后,通过混合超氧化物歧化酶(SOD)与KMWNTs-[BMIM]PF6凝胶,并检测酶催化反应体系(SOD/O2·-)产生的氧气,我们制备了一种O2.-生物传感器,其检测范围为0.04-38μM,检测限为0.024μM,灵敏度为98.2μA mM-1。共存干扰物如过氧化氢(H202)、抗坏血酸(AA)、尿酸(UA)以及神经递质代谢产物不会影响测定。这种传感器可应用于体外测定肝癌细胞和白血病细胞释放的02.-,在生物电化学中显示了巨大的应用潜力。4.钾掺杂石墨烯的合成及其在亚硝酸根选择性传感中的应用最近,石墨烯,作为一种真正的二维碳材料,在电化学传感方面得到了广泛关注。本章,我们首次报道了室温下通过一种容易的、温和的方法合成K掺杂石墨烯,并利用X-射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱和循环伏安法表征了这种材料。与未掺杂石墨烯相比,K掺杂石墨烯具有更高的导电性,更有效地促进探针分子和底物分子与电极之间的电荷转移。基于K掺杂石墨烯对亚硝酸根(NO2-)优异的电催化氧化性能,我们构建了一种高灵敏的、稳定的N02-安培传感器,其线性范围为0.5μM-7.8mM,检测限为0.2μM(S/N=3)。该传感器显示了优良的分析性能,并成功地应用于肝癌细胞和白血病细胞释放的N02-的测定。