现代社会,重金属在工业、农业和医学等众多领域有着广泛应用,随之而来的重金属污染亦成为制约人类健康发展的重大环境问题。因此,实现对环境中重金属离子有效监测,对预防和治理重金属污染具有十分重大的意义。近年来,基于电化学方法设计的重金属离子传感器由于分析速度快、选择性好、操作简便且仪器廉价、易于实现自动化等优点引起了广泛关注。随着纳米材料在电化学和生物传感器领域的引入,分析检测的方法取得了极大进展。本论文基于电化学方法,结合功能化的纳米材料,设计不同的检测原理构建电化学传感器,实现了Hg²⁺和Cu²⁺的痕量检测。具体内容如下:1、基于对氨基苯磺酸/功能化碳纳米管修饰电极实现Hg²⁺的痕量检测通过聚对氨基苯磺酸/功能化单壁碳纳米管修饰的玻碳电极对水环境中无机汞(Hg²⁺)进行定量检测。实验中对该传感器的电化学行为进行了评估和优化。在最佳条件下,此传感器展示出好的电化学响应:检测线性范围为1.0μmol/L⁰.5 mmol/L,检测限为0.5μmol/L;本实验还对其他金属离子的干扰性进行了评估,结果表明该修饰电极有良好的选择性。因此该传感策略对环境中Hg²⁺的检测具有较大的应用潜力。2、基于目标物转换策略和滚环扩增信号放大技术实现Hg²⁺的高灵敏检测基于目标物Hg²⁺转换策略和滚环扩增信号放大策略,构建了一种检测Hg²⁺的新型电化学传感器。转换策略的实施依赖于Hg²⁺的特异性识别(T-Hg²⁺-T),它可以诱发DNA链的替代。通过T-Hg²⁺-T的配位化学,将Hg²⁺的检测转化为DNA测定。这里,纳米金@磁性聚苯乙烯微球作为磁性分离器,标记有硫醇的DNA链D1和D2,其中D1富含T碱基,可与富含T的DNA长链D3发生T-Hg²⁺-T特异性识别,而D2可以和DNA单链S1（富含G）杂化形成S1/D2双链结构。在Hg²⁺存在的条件下,D1和D3发生特异性杂化,促使D2和D3发生邻位杂化,形成稳定的D2/D3结构,并将S1从S1/D2双链中替换出来,实现了目标物Hg²⁺（输入）到S1（输出）的转换。另外,可操纵的环状DNA作为辅因子,在一定条件下可与输出产物S1发生滚环扩增（RCA）,生成超长DNA单链。电极上的capture DNA可以捕捉RCA产物,而亚甲蓝（MB）可静电吸附在RCA产物上产生强烈的电信号。该Hg²⁺电化学传感器展示出良好的性能,具有较宽的检测范围（1 pmol/L¹μmol/L）和较低的检测限（0.684 pmol/L）,并且有优异的选择性和重现性。由此可见,该传感器在检测Hg²⁺方面有很大的发展潜能3、基于辣根过氧化物酶和纳米金信号放大策略联合点击反应实现Cu²⁺的高灵敏检测本工作基于Cu²⁺引发点击反应,以辣根过氧化物酶（HRP）作为信号指示器,金纳米颗粒（AuNP）作为信号放大器,设计了一种新型的电化学传感器实现Cu²⁺的超灵敏检测。在金纳米颗粒上修饰炔基化的DNA单链和HRP后,通过与电极表面叠氮基修饰的DNA单链（azido-DNA）发生点击反应,将HRP修饰的金纳米颗粒固载于电极表面。在抗坏血酸钠存在的条件下,目标Cu²⁺被还原成Cu+,Cu+可以催化azide-alkyne点击反应的发生。固载在AuNP上的HRP分子可以催化底液中H2O2的分解,由此产生强烈的电化学信号,用于指示目标Cu²⁺的浓度。在最佳条件下,构建的传感器对Cu²⁺展现出良好的电化学响应,动态线性范围为1.0 amol/L¹0μmol/L,检测限低至0.38 amol/L。针对其他干扰离子,该传感器亦展现出很好的选择性。所以,该传感器可在环境监测方面有很好的发展潜力。