重金属是环境主要污染物之一,具有高毒性、难降解、长距离迁移等特点。传统的重金属测定方法包括原子吸收法、原子发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法等。这些分析方法需要昂贵的设备、操作繁琐、分析时间长、无法进行现场快速检测。因此,发展新的高灵敏、高选择性检测方法具有重要意义。基于石墨烯的优异电子特性,本论文构建了电化学还原氧化石墨烯场效应管（rGO-FET）,利用DNA适配体和功能化金纳米粒子对FET沟道进行修饰,发展了水中汞离子(Hg²⁺)和六价铬离子(Cr⁶⁺)的高灵敏传感器及检测方法。具体研究成果如下：采用光刻技术在SiO₂/Si基底上制备金叉指电极,通过静电吸附将单层氧化石墨烯（GO）组装到3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）功能化的叉指电极上,利用线性扫描伏安法对GO进行还原,通过π-π作用将1-芘丁酸琥珀酰胺酯（PBASE）吸附在还原氧化石墨烯（rGO）表面,再将单链DNA （5’-（NH2）-TTCTTTCTTCCCCTTGTTTGT-3’）修饰到PBASE功能化的rGO上,制备了对Hg²⁺特异性响应的rGO-FET传感器。该传感器在干扰离子共存下可对Hg²⁺选择性检测,响应时间小于60 s,线性范围0.5nmol/L～990 nmol/ L,最低检测浓度低于美国环境规划署（EPA）对饮用水中Hg²⁺离子的最高浓度限值（10 nmol/L）。传感器重复性好,多次测定相对标准偏差（RSDs）为5.5～28.7%。将传感器用于实际水样中Hg²⁺离子检测,回收率为98.6-116.7%,RSDs为3.4%～10.4%。对比研究了电化学还原氧化石墨烯场效应管和化学还原氧化石墨烯场效应管对Hg²⁺离子响应性能,结果表明,电化学还原氧化石墨烯场效应管对Hg²⁺离子的响应灵敏度提高2倍,最低检测浓度是化学还原氧化石墨烯场效应管的1/10。利用Cr⁶⁺离子引起二硫苏糖醇（DTT）修饰的金纳米粒子（DTT-Au NPs）发生聚集的现象,发展一种高灵敏检测水中Cr⁶⁺离子的方法。通过静电吸附将金纳米粒子1（AuNPsl,-7.5nm）组装到rGO-FET沟道上,利用DTT修饰Au NPsl,作为捕获探针。利用DTT修饰金纳米粒子2（DTT-Au NPs2,～38 nm）,作为游离探针。在Cr⁶⁺离子存在下,Au NPs2与rGO通道上的Au NPsl发生特异性作用,使Au NPs2在rGO通道上聚集,引起通道电阻发生变化,实现对Cr⁶⁺离子的检测,水中常见的其它金属离子无明显干扰。研究发现,在rGO通道组装Au NP s1可以显著提高检测灵敏度。该传感器对Cr⁶⁺离子检测范围为09 nmol/L到1326 nmol/L,最低检测浓度比我国环保部对饮用水中Cr⁶⁺离子的最高浓度限值（0.96μmol/L）低3个数量级。本论文研究成果为水体中Hg²⁺离子和Cr⁶⁺离子的快速检测提供了一种新方法,在水体重金属监测等领域具有较好的应用价值。