贵金属纳米酶因制备方法简单、稳定性好、尺寸/表面可调的催化活性而备受关注。当前,已有大量的贵金属纳米颗粒被发现可作为选择性催化剂。由于独特的原子结构,金属铱能够吸附小分子化合物并与之反应产生中间体,因此表现出催化活性。已知铱纳米材料可以吸附C2H4、CO、C2H2、O2和H2并催化促进氧化、氢化、环化、异构化、脱氢、热解、氢解反应的发生。因此,铱纳米材料在催化领域具有广阔的应用前景。研究表明,在相同的合成条件下,由于铱的成核和生长速度较慢,铱纳米颗粒的粒径会小于其它金属纳米颗粒,因而具有更高的催化活性。这促使我们考虑制备铱纳米材料作为纳米酶。根据文献报道,通过对纳米材料的表面修饰可以影响金属和金属氧化物纳米酶的表面化学性质,进而实现对催化剂催化选择性的调控。本文选用不同的包被剂,合成了一系列铱纳米颗粒（IrNPs）,并对它们的催化性质和应用进行了相关研究。通过理论计算,本文还揭示了它们的类酶催化性质的作用机理。1.本文首先制备了柠檬酸修饰的铱纳米颗粒（Cit-IrNPs）。通过TEM、XRD、FT-IR和XPS一系列表征,可以发现所制备的纳米颗粒具有较大的比表面积和高指数晶面,表现出良好的类过氧化物酶、类过氧化氢酶和类氧化物酶催化性质。表面化学研究证实,Cit-IrNPs其类氧化物酶催化活性可归因于溶解氧（DO）在纳米颗粒表面高指数晶面上活化并形成的超氧阴离子O2·-。进一步研究发现Cit-IrNPs可在温和条件下选择性催化DO将芳香醇氧化至相应的醛类化合物,且转化率超过90%,反应没有副产物。通过动力学分析可知该反应遵循经典的Michaelis-Menten模型。Cit-IrNPs同样具有良好的稳定性,在醇催化氧化反应中,循环使用6次后,催化效率没有明显下降。通过理论计算可以发现在纳米酶催化苯甲醇氧化的反应中,醇首先与纳米颗粒表面Ir（0）原子键合,形成Irδ+-醇氧化合物和羰基产物。随后产生的Irδ+-氢化物被O2·-还原,Irδ+再次还原为Ir（0）,催化反应完成循环。据我们所知,本文首次报道了在不需要外界能量输入的情况下,可将芳香醇类化合物转化为相应醛的金属纳米材料。2.在分离和纯化过程中,选择性地去除共存有机化合物是一项巨大的挑战。本文采用一步沉淀法制备了牛血清白蛋白（BSA）稳定的氧化铱纳米颗粒（BSA-Ir Ox NPs）。通过对合成的纳米颗粒进行全面的分析,可以发现形成的Ir Ox NPs主要被包埋在聚集的蛋白质基质中,包被剂的结构在纳米颗粒表面保持完好。BSA-Ir Ox NPs具有增强的类过氧化物酶催化活性,在室温下可选择性催化H2O2降解阳离子化合物。有趣的是,通过调节溶液p H值,BSA-Ir Ox NPs可精确控制氨基酸的降解。BSA-Ir Ox NPs的催化选择性应归因于含氨基的有机分子与包被剂BSA之间的静电吸附作用。同时,该纳米酶还表现出极好的可重复利用性。反应后的纳米颗粒可以很容易地通过静态沉降或离心从溶液中回收。因此,BSA-Ir Ox NPs在选择性去除复杂基质中的阳离子化合物和氨基酸方面具有巨大的应用前景。3.本文以β-环糊精（β-CD）为包被剂制备了一种新型IrNPs,所制备的CD-IrNPs同时具有类过氧化物酶、类过氧化氢酶和类氧化物酶的催化性质。结构表征可以发现β-CD通过分子上的羟基与铱原子形成O-Ir键,紧密吸附在纳米颗粒表面。利用胆固醇和罗丹明B（Rh B）之间的竞争性相互作用,我们开发了一种基于CD-IrNPs/Rh B的荧光探针用于胆固醇检测。实验证实,同CD-IrNPs结合后Rh B的荧光被纳米颗粒猝灭,然而往溶液中加入胆固醇后,胆固醇替代Rh B进入纳米颗粒表面β-CD内腔中,Rh B荧光恢复。该方法具有较高的灵敏度。4.铱纳米颗粒普遍表现出固有的类酶催化活性,但其催化反应背后的机制却仍不清楚。基于大量关于IrNPs的研究数据和纳米酶的文献报道,我们猜测IrNPs的催化性能应是由其暴露的晶面决定的。由先前的表征实验可知,所有的IrNPs都能催化H2O2分解,而只有具有Ir（220）晶面的IrNPs表现出类氧化酶的催化活性。本文首先提出了IrNPs类过氧化氢酶催化反应的新机制:吸附在IrNPs表面的H2O2由于O-Ir间相互作用力首先发生分子内HO-OH键的断裂,形成两个羟基自由基·OH,生成的·OH随后与邻近的·OH或H2O2发生偶联反应,生成关键的中间产物（·O或·OOH）,最终转化为H2O和O2。理论计算证实IrNPs类过氧化氢酶催化活性是Ir（111）晶面的固有性质,与其它晶面或包被剂无关。此外,在不同Ir晶面上生成并吸附的自由基（·OH或·OOH）具有不同的稳定性和反应活性,因此不同包被剂稳定的IrNPs会表现出不同类过氧化物酶催化效率。而IrNPs类氧化物酶催化性质应来自Ir（220）晶面,在这里被化学吸附的O2会接受一个电子生成超氧化物。本研究所揭示的反应机制有助于人们理解IrNPs晶面所具有的催化作用,该机理也可能适用于其它金属纳米酶。