石墨烯是一种具有单分子层二维蜂窝状晶格结构的碳纳米材料,具有大比表面积、独特的电学特性等优点,是目前材料化学与电化学方面研究的热点。低成本、高效率地制备分散性好、且能在水中稳定存在的石墨烯,对于简便、快速、廉价地制备石墨烯修饰电极至关重要。将石墨烯修饰电极应用于电化学分析检测,可以成倍增大电化学信号,在微量电活性生物分子的电化学原位检测方面具有重要的研究和实际应用价值。本文采用预氧化石墨粉为原料,利用化学剥离法制备石墨烯。此方法制备的石墨烯不仅富含含氧官能团,能有效地增强石墨烯在水中的分散性,而且可以通过控制反应温度,减少制备时间和提高产率。利用滴涂法将石墨烯分散液涂敷在玻碳电极表面,制成石墨烯修饰电极,可改变电极的电化学特性。另外,本文通过电化学还原和掺杂的方法,有效改善了石墨烯的导电性及电化学活性,并将其成功地应用于几种具有电化学活性生物分子的检测和分析方面。本论文所取得的主要结果如下:1.采用化学剥离法制备了石墨烯。结果表明,以预氧化石墨粉为原料,通过控制反应温度,可以在较短时间内更有效率地获得含氧量较高、在水中稳定分散的石墨烯。2.利用电化学还原法成功制备了电化学还原石墨烯修饰玻碳电极(ERGO/GCE)。首先,采用滴涂法制备了石墨烯修饰电极(GO/GCE)。其次,通过电化学还原法在磷酸盐缓冲溶液(PBS)中原位还原石墨烯修饰电极,制备ERGO/GCE。电化学原位还原使电极表面石墨烯层中含氧量明显下降,既可降低电极在溶液中的界面电阻,又能增大电极电化学活性。ERGO/GCE制备的最优条件是恒电位-1.3 V(vs.SCE)下还原300s。3.利用循环伏安法和微分脉冲伏安法研究了腺嘌呤(Ade)在ERGO/GCE上的电化学行为。和GCE和GO/GCE相比,Ade在ERGO/GCE上更易于氧化,其氧化电位更负,氧化电流更大。Ade在ERGO/GCE上进行的是2电子2质子参与的不可逆的氧化反应,且电极反应过程受吸附控制。利用氧化峰电流与浓度在1-7和7-50μM之间的两条线性关系,可以方便快速地进行Ade的检测。以1-7μM范围的标准曲线计算得检测限为0.12μM(S/N=3)。4.利用循环伏安法和微分脉冲伏安法研究了鸟嘌呤(Gua)在ERGO/GCE上的电化学响应,首次利用ERGO/GCE在细胞裂解液里面对Gua的电化学响应,实现了细胞数量的定量检测。结合细胞中DNA和RNA所含有的Gua与细胞数量的关系,成功地探讨了Gua用于实际样品中细胞计数方面的可能性。Gua在ERGO/GCE上的不可逆电化学氧化过程为2电子2质子参与型反应。在0.5-10μM的浓度范围内,Gua在ERGO/GCE上的氧化峰电流与浓度呈良好的线性关系,检测限是0.25μM。ERGO/GCE在细胞裂解液里对Gua的响应电流与细胞数量在3.52×105-1.27×107 cells·mL-1范围内成线性关系,检测限为1×105 cells·mL-1(S/N=3)。5.实现了DNA样品中Ade和Gua在ERGO/GCE上的同时检测。Ade和Gua同时检测的线性浓度区间分别是2.5-50μM和0.5-10μM,检测限分别是0.10和0.15μM(S/N=3)。热变性鲱鱼精DNA在ERGO/GCE上的微分脉冲伏安谱图显示,在0.608 V和0.888 V(vs.SCE)可以成功检测Ade和Gua,并且计算得Gua和Ade的浓度比值为0.758,接近理论值0.77。6.首次制备了金纳米颗粒-聚咖啡酸-石墨烯复合膜修饰玻碳电极(Au/PCA/PGOM/GCE)。在PGOM/GCE上电聚合聚咖啡酸,并通过电沉积金的方法掺杂金纳米颗粒后,极大地提高了石墨烯修饰电极的导电性能和电催化性能。7.首次分析了对乙酰氨基苯酚(AP)在Au/PCA/PGOM/GCE上的电化学行为,并成功将其应用于测定实际样品中的AP含量。AP在Au/PCA/PGOM/GCE上进行的是2电子2质子的反应,反应过程受吸附和扩散共同控制。利用循环伏安法和微分脉冲伏安法对AP进行定量检测,检测限均为0.005μM。该方法可有效应用于血样、尿样和药品中AP含量的测定方面,具有广泛的实用价值。