为了解决能源危机,缓解日益恶化的环境污染,人们开始寻找新的清洁能源代替即将枯竭的化石能源。氢能作为一种清洁高效的新能源,受到越来越多的关注。在氢燃料电池和生物传感器的开发利用中,如何在固定氢酶的同时,又能保持氢酶的生物化学活性成为一个亟待解决的问题。本论文以分子组装技术为手段,以氢酶和碳纳米管为主体,研究了氢酶与一种双硫吡啶化合物修饰的碳纳米管形成的分子聚集体材料的制备和性能表征。氢酶在这种氢酶-双硫吡啶碳纳米管分子聚集体中能保持良好的电化学活性和生物活性。本论文的工作主要分为三部分,第一部分为双硫吡啶化合物修饰的碳纳米管(简称双硫吡啶碳纳米管)Langmuir-Blodgett (LB)膜与氢酶组装形成的双硫吡啶碳纳米管-氢酶分子聚集体材料。这种双硫吡啶碳纳米管能够分散在N,N二甲基甲酰胺(DMF)中,形成较为均一稳定的分散体系。将双硫毗啶碳纳米管的DMF溶液分散到水表面,表面压力-面积(ππ-A)曲线表明,双硫吡啶碳纳米管能够在水面形成单层膜。将单层膜转移到固体基片上,就形成了双硫吡啶碳纳米管LB膜。我们用X射线光电子能谱、紫外可见光谱、扫描电子显微镜和原子力显微镜表征双硫吡啶碳纳米管LB膜和氢酶-双硫吡啶碳纳米管分子聚集体的组成和表面形貌。我们把分子聚集体沉积在导电玻璃基片上,测定了不同pH值下,氢气或者氩气饱和电解液中,以这种分子聚集体修饰的导电玻璃为工作电极的三电极体系的循环伏安曲线,表征氢酶在这种聚集体中的电化学活性。结果表明,循环伏安曲线上有一对良好的氧化还原峰,为氢酶活性中心[4Fe-4S]2+/1+的氧化还原峰,尤其是在氢气饱和的电解液中。这说明氢酶-双硫吡啶碳纳米管分子聚集体具有良好的电化学活性。最后,我们通过测定氢酶-甲基紫精-氢气体系中,被还原的甲基紫精在600 nm处可见光吸收强度的变化,表征了氢酶催化氢气氧化的活性。结果表明,在这种双硫吡啶碳纳米管-氢酶分子聚集体中,氢酶的活性可以保持相当长的时间。这些结果都表明,双硫吡啶碳纳米管LB膜是一种很好的氢酶和电极之间的电子传递介质。因此,我们认为这种氢酶-双硫吡啶碳纳米管分子聚集体在分子器件、氢燃料电池方面有潜在的应用价值。本文的第二部分,我们把第一部分提到的双硫吡啶碳纳米管LB膜与细胞色素c进行组装,得到双硫吡啶碳纳米管-细胞色素c分子聚集体。通过双硫吡啶碳纳米管与双硫吡啶碳纳米管-细胞色素c混合DMF溶液的π-A曲线进行比较,我们发现细胞色素c可以与双硫吡啶碳纳米管形成共聚体。我们又通过石英晶体微天平定量分析了每层双硫吡啶碳纳米管LB膜的质量和组装到双硫吡啶碳纳米LB膜表面的细胞色素c的质量。我们使用扫描电子显微镜、原子力显微镜表征了双硫吡啶碳纳米管LB膜和双硫吡啶碳纳米管-细胞色素c分子聚集体的表面形貌。最后,通过对这种分子聚集体修饰电极的循环伏安曲线,我们发现了一对可逆的细胞色素c的氧化还原峰,由于细胞色素c在电极表面的失活钝化和电极表面电阻的增加,这对氧化还原峰比溶液中细胞色素c的氧化还原峰的电势低。以上可以说明,双硫吡啶碳纳米管LB膜可以充当细胞色素c和电极之间良好的电子传递媒介,为研究细胞色素c的电化学提供了一个有可能的道路。本论文的第三部分,我们把双硫吡啶碳纳米管自组装到金电极表面,然后再用于组装细胞色素c或者氢酶,得到细胞色素c/氢酶-双硫吡啶碳纳米管自组装膜分子聚集体。拉曼光谱、X射线光电子能谱分析表明双硫吡啶碳纳米管成功地自组装到了金电极表面,细胞色素c成功地组装到了双硫吡啶碳纳米管自组装膜表面。扫描电镜、原子力显微镜表征了双硫吡啶碳纳米管自组装膜、氢酶-双硫吡啶碳纳米管自组装膜分子聚集体和细胞色素c-双硫吡啶碳纳米管自组装膜分子聚集体的表面形貌。最后,我们用石英晶体微天平定量表征了双硫吡啶碳纳米管自组装到金电极表面的质量和氢酶、细胞色素c组装到自组装膜表面的量。以上结果证明了我们成功地制备了细胞色素c-双硫吡啶碳纳米管自组装膜分子聚集体和氢酶-双硫吡啶碳纳米管自组装膜分子聚集体。这种分子聚集体在分子器件等方面有可能具有潜在的应用价值。