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化学物质和生物分子的低浓度快速检测在环境监测、化学分析、医疗保健、疾病诊断等方面受到了广泛的关注。随着社会对环境污染和公共健康的重视,对新的检测技术,特别是高灵敏度、快速检测技术的需求越来越大。电化学生物传感体系可有效实现对目标物质快速、灵敏检测的目的,包括以碳纳米管（Carbon nanotubes,CNTs）、石墨烯（Graphene,GR）、黑磷烯（Black phosphorene,BP）等为代表的新型纳米材料的发展,推动了第三代电化学生物传感器的研究。本论文选用黑磷烯、氧化锌-碳纳米纤维复合材料和石墨烯管三种纳米材料作为界面修饰剂,对电极界面上氧化还原蛋白质的直接电化学行为进行了详细的研究,具体内容如下:1.黑磷烯（Black phosphorene,BP）是一种具有二维层状结构的直接带隙半导体材料。将BP作为一种电极界面修饰剂,与聚（3,4-乙二氧基噻吩）-聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT:PSS）混合均匀后得到复合材料（BP-PEDOT:PSS）,进一步以BP-PEDOT:PSS作为载体构建了基于血红蛋白（Hb）的第三代酶传感器（BP-PEDOT:PSS-Hb/CILE）,有效地实现了Hb的直接电化学行为,研究了BP-PEDOT:PSS-Hb/CILE对三氯乙酸（TCA）、亚硝酸钠（NaNO2）和过氧化氢（H2O2）底物的电催化性能,进而建立了TCA、NaNO2和H2O2的电化学传感分析方法。2.将BP-PEDOT:PSS与氯化血红素（hemin）混合均匀后的分散液涂布在碳离子液体电极（Carbon ionic liquid electrode,CILE）表面上,制备出相应的电化学生物传感体系（BP-PEDOT:PSS-hemin/CILE）。电化学行为研究表现出峰形良好的准可逆氧化还原峰,即hemin Fe（III）/Fe（II）电对的特征氧化还原峰,说明BP纳米材料具有较快的电子传递效率,促进了hemin和CILE之间的电子转移,其层状结构赋予了BP较大的比表面积,增加了电极界面上hemin的负载量。在最佳实验条件下,探究了该电化学传感器对TCA、NaNO2和H2O2的电催化性能,结果表明:该电化学生物传感器具有检测限低、灵敏度高的特点,检测限分别为0.67 mmol/L（3σ）,0.33 mmol/L（3σ）和1.33 mmol/L（3σ）;求解出催化反应的表观米氏常数(KMapp)分别为4.31 mmol/L,23.31 mmol/L和11.85mmol/L。3.采用静电纺丝技术并结合高温碳化法制备了氧化锌-碳纳米纤维复合材料（ZnO-CNF）,并将其修饰在CILE表面构建出电化学传感平台（ZnO-CNF/CILE）,进一步将Hb和Nafion膜依次涂布于电极表面得到一种蛋白质电化学传感器（Nafion/Hb/ZnO-CNF/CILE）,探究了支持电解质溶液即磷酸盐缓冲溶液（PBS）的pH值对电极表面Hb电化学行为的影响。通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对ZnO-CNF的形貌进行表征,结果表明纳米纤维之间相互交叉会形成三维网状结构,具有很多孔洞,而纳米ZnO掺杂于CNF之中并在表面形成许多颗粒状突起,这种结构有利于增加界面的比表面积。利用紫外可见吸收光谱（UV-Vis）和傅立叶红外变换光谱（FT-IR）检测修饰电极表面Hb结构的完整性,结果表明Hb在与ZnO-CNF复合材料混合后仍然保持其原有结构和生物活性。并进一步探究了其电化学性能和对相关物质如TCA、NaNO2的电催化还原性能。4.选用石墨烯管（Graphene tube,GT）作为电极界面修饰剂,将肌红蛋白（Mb）固定在电极表面,构建出一种新型的电化学生物传感界面（Nafion/Mb/GT/CILE）。利用循环伏安法（CV）和示差脉冲伏安法（DPV）对修饰电极的电催化行为进行了探究,结果表明:峰电流与底物浓度之间存在良好的线性关系,且线性范围广、检测限低、灵敏度高,证实了石墨烯管优异的导电性能有利于第三代电化学生物传感器的构建。