磷酸盐（Phosphate ion,Pi）是一种重要的无机盐,在食品、农业、化工等方面有着广泛的应用。然而,过量的磷酸盐会导致江河湖泊富营养化,对生态环境造成严重影响。因此,磷酸盐含量是评价环境水质安全的重要指标之一。迄今为止,国内外检测磷酸盐的方法主要有比色法、荧光法、离子色谱法和电化学法等。目前的检测技术虽然适用于磷酸盐的实验室测量,但由于其成本高,或耗时长,或需要进行预处理,不能满足现场、快速、低成本、高性能的检测要求。为此,设计和构建兼具高灵敏度、高特异性的磷酸盐现场检测新方法和新技术,对于防治水质恶化、维护生态平衡有着十分重大的现实意义。纳米酶是一类具有类酶活性的纳米材料。与天然酶相比,纳米酶具有价格低、稳定性好等优点,可以有效解决天然酶易失活、价格昂贵等问题。同时,它还具有荧光、磁响应、光热性能、表面增强拉曼散射等纳米材料固有的理化性质,为设计多功能、多模态的传感策略奠定了基础。因此,本文针对水体中磷酸盐含量测定的需要,开发了几种基于纳米酶催化的磷酸盐光学分析方法。系统研究了磷酸盐对不同纳米酶催化活性的影响,阐明了磷酸盐对纳米酶催化活性的调控机制和规律,为水体磷酸盐的检测提供了新方法和新技术。具体研究内容包括:1、利用Zr4+对Fe3O4纳米立方体类过氧化物酶活性的协同抑制作用,建立了一种基于待测物调控纳米酶催化活性的磷酸盐光学检测方法。首先,制备了3,4-二羟基氢化肉桂酸（DHCA）改性的四氧化三铁纳米酶（Fe3O4-DHCA）,亲水基团的修饰不仅使Fe3O4催化过氧化氢（H2O2）氧化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（TMB）的能力显著增强,还有利于Zr4+吸附到Fe3O4-DHCA表面。当加入Pi时,Pi能迅速与纳米酶表面的Zr4+相互作用,掩蔽纳米酶表面的活性位点,从而抑制纳米酶的催化活性。基于此,催化体系的色度随Pi的增加而降低,最终可线性检测0.066-33.3μM范围内的Pi含量,检出限（LOD）为49.8 n M。由于Zr4+和Pi之间强烈而稳定的相互作用,所构建的纳米酶光学分析方法可用于高选择性比色检测Pi。2、前一章工作需要额外添加Zr4+作为调节剂,其操作较为繁琐。为了简化Pi检测流程,设计了一种兼具类过氧化物酶活性和磷酸盐识别能力的CexZr1-xO2纳米复合材料。材料中Ce4+/Ce3+氧化还原电对使其具有催化H2O2氧化TMB的能力,Zr4+、Ce4+则作为Pi的特异性识别位点。结果表明,Pi可以显著促进CexZr1-xO2纳米复合材料的类过氧化物酶活性。基于此,开发了一种待测物促进类酶活性的新型Pi比色检测方法,该方法检测范围广,灵敏度高,选择性好,检出限低至0.09μM。另外,利用3D打印技术研制开发了一套基于智能手机的读取装置,结合上述Pi检测方法,实现了Pi的现场、快速、便捷、无仪器测量。3、前两章的研究显示,Pi对不同纳米酶类酶活性的影响截然不同。为了进一步阐明这一现象,本章制备了一种同时具有催化和识别功能的Ce/Zr双金属MOF纳米酶,并通过两种不同的底物,探讨了Pi对该纳米酶类酶活性的调控规律和作用机制。结果表明,该纳米酶可以直接催化氧化TMB或2,2’-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（ABTS）。当Pi加入时,Pi可以促进TMB通道的纳米酶类酶活性而抑制ABTS通道的类酶活性,从而使TMB通道的吸收峰增大,而ABTS通道的吸收峰减小。同时,还采用不同的表征手段,深入探讨了Pi对该纳米酶催化活性的调控规律和作用机制,并提出了一种双通道比率型Pi的高性能比色检测方法。与传统的单通道单信号比色法相比,双通道比率型比色法的线性检测范围更宽,抗干扰能力更强,适用于各种基质中的Pi测量。4、为了进一步改善磷酸盐的检测性能,开发了一种基于多功能Fe/Zr双金属MOF纳米酶的比率型荧光分析方法。该纳米酶具有自发荧光、类过氧化物酶活性和磷酸盐特异性识别三重功能,可以在H2O2条件下催化邻苯二胺（OPD）氧化生成具有荧光信号的OPDox,并淬灭纳米酶自身荧光。当Pi加入时,Pi与纳米酶相互作用,抑制了纳米酶的类酶活性,使OPDox的荧光信号减弱,同时缓解了淬灭作用,使得纳米酶自发荧光信号恢复。两个位置的荧光信号相互独立且变化趋势相反。基于此,建立了一种比率型荧光法用于Pi的高性能检测。与其他检测方法相比,构建的比率型荧光检测方法对环境水体中的待测物表现出高选择性和超灵敏的检测性能。5、相比单模态检测,多模态分析具有更高的通用性,可以根据需要选取适当的测试方式。因此,研制了一种具有荧光和类氧化酶活性的单原子铁掺杂碳量子点（SA Fe-CDs）纳米酶,由于材料中含有高度分散的单原子Fe位点,因此该纳米酶表现出优异的类氧化酶活性,可直接催化TMB氧化,并淬灭SA Fe-CDs的自身荧光。当Pi存在时,Pi与单原子Fe位点发生相互作用,使SA Fe-CDs的类氧化酶活性受到抑制,导致比色信号减弱。同时还缓解了荧光淬灭效果,使SA Fe-CDs的自身荧光得到恢复。基于此,建立了一种灵敏度高、选择性好、响应快的Pi比色/荧光双模态检测方法,并对环境水样进行了测试。该工作为设计和开发多功能类酶催化剂开辟了一条新途径,也为Pi的多模态分析奠定了基础。