面向我国智慧农业建设、食品安全监管及公共安全监测的迫切需求,发展高效、灵敏、准确的农药传感器作为农业物联网节点是国家实现农业信息化的重要技术支撑。传统的农药残留检测技术（如色谱法和质谱法）具有准确度高、灵敏度高等特点,但成本昂贵、操作程序复杂、携带不便和耗时长等问题限制了其在农药残留现场检测中的应用。因此,发展适用于农药现场检测的便携化检测技术已成为本领域的研究前沿和热点。本论文针对光学酶基传感器背景干扰高、酶稳定差和现场定量难等关键问题,制备了系列新型有机-无机复合敏感材料,结合试剂盒和智能手机集成装备,构筑了用于农药残留现场检测的高灵敏、便携式光学生物传感器。本论文的主要研究内容如下:一、构筑了一种基于便携式水凝胶试剂盒的农药传感器,实现了甲萘威农药的现场定量分析。上转换纳米粒子（UCNPS）具有低能量光激发、高能量光发射的特点,可有效降低复杂基质的背景荧光干扰。应用海藻酸钠水凝胶固载Na Er F4:0.5%Tm3+@Na YF4 UCNPS构筑试剂盒,多巴胺通过自聚合反应在UCNPS的表面原位生成聚多巴胺,引起UCNPS荧光猝灭。乙酰胆碱酯酶（ACh E）可催化硫代乙酰胆碱生成硫代胆碱,阻止多巴胺的聚合,体系的荧光强度得到恢复。通过甲萘威对ACh E的抑制作用,实现了对UCNPS荧光信号的进一步调制。基于该传感原理,利用3D打印技术构建了便携式水凝胶试剂盒。智能手机采集到的荧光图像可通过电脑软件转换为数字信号,建立颜色信息与农药浓度之间的定量分析模型,实现了对甲萘威的精准定量分析,检测限为0.5 ng m L-1。该传感器具有便携性强、抗干扰能力强等优势,成功检测出十一种茶叶中的甲萘威残留。二、为了降低图像处理的复杂性、提高传感器的集成度和便携性,开发了基于智能手机的数据采集和分析处理应用程序,构筑了用于现场筛查2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）农药的便携式检测装置。通过静电作用将红色发光碳点（CDs）和羟基氧化钴（Co OOH）纳米片组装制备CDs/Co OOH荧光复合材料。碱性磷酸酶（ALP）催化底物生成抗坏血酸（AA）,分解CDs/Co OOH荧光复合材料,引起体系荧光增强。2,4-D作为ALP的抑制剂,进一步调节体系的荧光响应。利用智能手机集成装备采集相应的荧光图像,通过自制手机应用程序将图像信息转换为数字信号,实现对2,4-D农药的定量检测。该便携式传感器可以同步实现图像采集及分析,简化了图像处理步骤,提高了设备的集成度和便携性。三、为了高效固定生物酶以提高其稳定性,设计制备了蛋白-无机杂化复合材料（PIHN）,并构筑了高灵敏农药免疫传感器,实现了吡虫啉的定量检测。利用PIHN的三维分等级结构固定化辣根过氧化物酶（HRP）和农药抗体,不仅增强了蛋白的稳定性,而且通过调控蛋白空间分布位置,提高了其利用效率,有效提升了免疫传感器的灵敏度。依据抗体与农药吡虫啉之间的特异性识别作用,以96孔板为载体,结合比色信号输出模式,构筑了基于PIHN的免疫试剂盒,对吡虫啉的抑制中浓度(IC50)为0.2 ng m L-1。相较于传统的酶联免疫分析方法,其灵敏度提升了105倍。四、为了抑制单色模式输出容易受到仪器和环境影响,通过调控酶@金属有机框架（MOFs）生物复合材料的形貌和尺寸,构筑了用于吡虫啉检测的双色免疫传感器。系统研究了MOFs微结构（形貌和尺寸）对生物酶活性的影响规律,提高了免疫传感器的稳定性和灵敏度。依据抗体与农药吡虫啉之间的免疫识别作用,利用生物复合材料调控金纳米星的刻蚀反应建立了双色输出模式,即通过双通道颜色变化反应农药浓度信息,降低了仪器和环境误差。应用智能手机采集图像,将颜色信息转化成数字信号,达到批量检测的目的。该传感器对吡虫啉的IC50为0.48 ng m L-1,比传统酶联免疫技术提高了约50倍。综上所述,本论文针对农药残留在现场检测中存在的实际难题,应用功能化复合材料构筑了便携式农药传感器,实现了农药的高灵敏检测,为开发农药现场检测技术提供了新的研究思路。