二聚体卟啉化合物具有独特的结构和优越的光物理和光化学性质，使其在包括光电转换材料、催化、主客体作用、分子识别等诸多领域得到广泛的应用。与单体卟啉相比，二聚体卟啉及其金属配合物作为分子探针，借助于卟啉环之间的协同作用对检测对象的结合常数更高，其所具有的空腔结构会对检测对象产生选择性，不同结构的金属中心原子会导致二聚体卟啉与检测对象配位能力出现差异。二聚体卟啉及其金属配合物能通过配位作用，π-π堆积作用以及氢键作用等多种分子间作用力与检测对象发生强的相互作用，在分子识别方面有着广阔的应用前景。可视化传感阵列技术通过模拟哺乳动物嗅觉/味觉识别过程，以多种具有一定特异性和敏感性的光谱识别材料作为敏感单元，在分析检测方面具有方法简单，快捷和成本低廉等优势。本文设计合成了5个系列共计30种不同空腔大小，不同空腔结构以及不同分子柔性的二聚体卟啉及其过渡金属配合物，对结构进行了表征确认；以目前大量使用的氨基甲酸酯类农药为检测对象，运用光谱学方法和分子对接方法研究了二聚体卟啉对氨基甲酸酯类农药的光谱检测效果和作用机理；构建了新型的能对氨基甲酸酯农药实现快速定性和定量检测的可视化和荧光液体传感阵列；研究了所构建的二聚体卟啉传感阵列对蔬菜和水果中氨基甲酸酯农药残留的检测效果；将设计合成的二聚体卟啉辅以极性染料和金属盐构建了新型的能对肺癌气体标志物实现定性和定量检测的传感阵列，初步探索了二聚体卟啉在生物医学领域的检测应用前景。具体开展的研究工作如下：（1）首先合成了5-(4-羧基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉，5-(4-氨基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉和5-(4-羟基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉，然后通过自缩合反应或者以对苯二甲酸和己二酸作为桥连基团，合成了经酸酐键(P1)，酰胺键(P2, P3)和酯键(P4,P5)桥连的5种不同空腔大小不同空腔结构以及不同分子柔性的二聚体卟啉，在此基础上，又合成出了5个系列双过渡金属离子二聚体卟啉。通过核磁共振氢谱、红外光谱、紫外可见光谱和元素分析等表征手段对所合成的化合物结构进行了表征。（2）利用紫外可见光谱和荧光光谱研究了25种二聚体金属卟啉与涕灭威，灭多威，多菌灵和茚虫威四种氨基甲酸酯类农药的作用。光谱检测结果表明，对涕灭威检测效果好的卟啉包括：ZnP1，MnP1，CoP2，NiP2，CuP3，NiP3，MnP4，CoP4，ZnP5和CuP5。对茚虫威检测效果好的卟啉包括：CuP3，ZnP3，CoP4，NiP4，ZnP5，MnP5，CuP1，MnP1，ZnP2，CuP2和NiP2。对灭多威检测效果好的卟啉包括：CoP1，NiP1，MnP2，CoP3，ZnP3，MnP4，CuP4，ZnP5和NiP5。对多菌灵检测效果好的包括：CoP1，NiP1，ZnP2，CoP2，MnP3，CuP3，CuP4，MnP4，CoP4，CoP5和ZnP5。结合紫外可见光谱和荧光光谱，运用Benesi-Hildebrand方程计算了ZnP2与涕灭威在288.15K，293.15K，298.15K和303.15K下的结合位点数，结合常数以及热力学常数，结果显示，ZnP2与茚虫威按照1:2计量比结合，结合常数达到103mol/L-1且随温度升高而升高，两者间的反应属于熵增加的放热反应过程。（3）以涕灭威，灭多威，多菌灵和茚虫威为客体分子，采用分子对接方法研究了二聚体卟啉主体分子的分子识别机理。通过Total score，Crash值和最高得分下的构象分析可以得出：二聚体金属卟啉主要通过配位键，π-π堆积作用和氢键作用与茚虫威和多菌灵分子发生作用，而与涕灭威，灭多威间的相互作用主要是通过配位键和氢键作用；金属原子的电子结构会对卟啉环电荷分布造成影响进而影响到二聚体卟啉与农药分子间的相互作用；桥连基团的大小会影响二聚体卟啉与农药分子间的π-π堆积作用强度，其结构会影响到卟啉与农药分子间的氢键作用方式和强度。（4）用光谱研究证实的对涕灭威，灭多威，茚虫威和多菌灵具有敏感性的二聚体金属卟啉构建了一个新型的5×5的传感阵列，并将其用于对浓度为0.5ppm，1ppm，2.5ppm，4ppm和5ppm的四种农药及其混合物的定性和定量检测。将5种对氨基甲酸酯类农药具有差异荧光响应的二聚体锌卟啉构建成新型的液体荧光阵列，对不同浓度的农药进行了检测。差谱图分析，主成分分析(PCA)和聚类分析(HCA)显示基于二聚体卟啉的可视化和荧光液体传感阵列可以用于氨基甲酸酯类农药的定性和定量检测，具有简便快捷，准确性和稳定性高的优势。将可见光和荧光阵列组合成双光阵列用于对氨基甲酸类农药的定性和定量检测，可以获得更准确的检测结果。（5）将基于二聚体卟啉的新型可视化传感阵列用于对黄瓜和葡萄中涕灭威，灭多威，茚虫威和多菌灵的检测。该方法的检测时间仅为3min，线性范围为0.5ppm~5pmm，判定系数0.9916~0.9983，检测限为14ppb~33ppb，相对标准偏差为3.4％~6.5％（n=5）。四种氨基甲酸酯类农药在加标2.5和4ppm的添加水平范围内，相对回收率在76.4~88.1%(n=5)之间。和传统的仪器分析方法相比，本方法具有无需复杂前处理步骤，有机溶剂用量少，灵敏快速，成本低廉的优势，为实时在线检测氨基甲酸酯类农药提供了一种有价值的参考方法。（6）以肺癌气体标志物己醛，庚醛，丙酮，丁醇，苯，对二甲苯，苯乙烯，环己烷，癸烷和十一烷为检测对象，将设计合成的对标志物具有敏感性的二聚体卟啉，结合极性染料和金属盐并通过溶胶凝胶技术处理敏感材料构建了一个6×6的可视化传感阵列。用所构建的新型传感阵列对浓度为50ppb，500ppb，5ppm的10种气体标志物进行了检测，差谱图分析，主成分分析(PCA)和聚类分析(HCA)显示基于二聚体卟啉的新型传感阵列可以显著的区分不同结构不同浓度的标志物，为实现呼吸气体诊断早期肺癌提供了有价值的参考。