一维纳米结构材料是纳米材料中的一种特殊结构,是纳米材料系统的关键分支。一维纳米结构材料除了具有独特的表面与界面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应、库伦堵塞效应与量子隧穿等特点外,还具有独特的电子/质量传输能力以及优异的机械柔韧性等化学和物理性质。近年来,研究者们通过构筑多层次的一维纳米结构,得到了性能更为优异的多功能材料,并在能源转化与储存、传感器、催化和生物医学等方面展示出了良好的应用前景。酶,是一种强大的生物催化剂,可以高效地催化生物体内和体外多种生化反应。酶已经广泛应用于工业、医学和生物领域中的分子转化过程中。但是,酶本身具有制备和纯化成本高、使用环境敏感性强、稳定性差和难回收等缺点,限制了其广泛的应用。作为天然酶的替代者,纳米酶一经出现就以其稳定性好、制备成本低等特点吸引了研究者的广泛关注。但是,单一结构和成分的纳米酶材料的催化效率与特异性均不能满足实际应用的需求。因此,制备具有多层次结构和多组分的纳米酶材料来替代天然酶迫在眉睫。在本论文中,以一维多层次结构纳米纤维的设计和制备为核心,通过结合不同的合成方法,如静电纺丝法、水热合成、气相沉积法、化学浴沉积法、高温碳化以及煅烧等,制备了一系列一维多层次结构纳米纤维材料,并对材料的形貌和组成进行了详细的表征和分析。同时,所制备的多层次纳米纤维材料具有良好的类酶催化性能。通过与材料中单一各组分的催化活性对比,证实了多层次纳米纤维材料中各组分之间的协同效应对材料的电子传输能力和传质能力有极大的影响,进而明显增强了其类酶催化性能。具体内容如下:1.首先利用静电纺丝法和煅烧法制备了表面光滑、形貌均一的TiO2纳米纤维,并以其为基底,通过水热法合成了具有核壳结构的一维纳米结构材料并研究了其类酶催化性质。具体如下:（1）以TiO2纳米纤维为基底,利用水热法在其表面生长了MoS2壳层,最后得到了TiO2/MoS2核壳纳米纤维。在类酶催化性能研究中,TiO2/MoS2核壳纳米纤维展示了优异的类过氧化物酶催化性能。由于两种组分之间界面协同效应的存在,TiO2/MoS2核壳纳米纤维的类过氧化物酶酶催化活性要远高于单一的TiO2纳米纤维和MoS2纳米片。此外,对壳层厚度对类酶催化性质的影响也进行了研究,结果表明壳层厚度适中的TiO2/MoS2核壳纳米纤维表现出最好的类过氧化物酶催化活性。基于TiO2/MoS2核壳纳米纤维优异的类过氧化物酶活性,实现了对谷胱甘肽的比色检测,检测限低至0.05?μM。（2）进一步,以TiO2/MoS2核壳纳米纤维为基底和界面屏障,利用水热法在其表面生长超细CoFe2O4纳米粒子,最后得到了TiO2/MoS2/CoFe2O4三元核壳纳米纤维。由于MoS2纳米片和TiO2纳米纤维之间的界面相互作用以及与CoFe2O4纳米粒子组分之间的协同效应,构筑的TiO2/MoS2/CoFe2O4三元核壳纳米纤维的类过氧化物酶催化活性比其中任意一种单组分和双组分复合纳米纤维更为优异。利用TiO2/MoS2/CoFe2O4三元核壳纳米纤维优异的类过氧化物酶催化活性,使用比色法对半胱氨酸进行了检测,检测限为0.13μM。2.以聚吡咯为壳层,在其内部封装金属氧化物,得到了中空的金属氧化物/聚吡咯纳米纤维,并对其类酶催化性质进行了研究。具体如下:（1）首先利用静电纺丝技术和煅烧方法,得到了Cu Fe2O4纳米纤维。随后,以Cu Fe2O4纳米纤维作为模板和氧化剂,利用气相沉积法在其外部生长了聚吡咯壳层,通过对反应时间的调控,成功地构建了管套纤维结构的Cu Fe2O4/PPy中空纳米纤维。这种新颖结构的中空纳米纤维展示出良好的类过氧化物酶活性和类过氧化氢酶活性,其类过氧化物酶活性为单一Cu Fe2O4纳米纤维的16.9倍,PPy纳米管的17.9倍及商用Fe3O4纳米粒子的5.7倍。基于其优异的类过氧化物酶活性,利用比色法开发了一种高效检测抗坏血酸（AA）的方法,检测限低至0.5μM。由于Cu Fe2O4/PPy中空纳米纤维对AA良好的检测能力,基于比色法开发了一种总抗氧化能力（TAC）传感器,用于评估六种商业饮料及维生素片的TAC的测定。（2）利用静电纺丝法和煅烧技术,得到了Ni Co2O4纳米纤维。随后,以Ni Co2O4纳米纤维作为模板和氧化剂,利用气相沉积法在其外部生长了聚吡咯壳层,得到了Ni Co2O4/PPy中空纳米纤维。通过对反应时间的调控,Ni Co2O4/PPy中空纳米纤维中可以观察到明显的中空结构,分界明显的聚吡咯壳层和被刻蚀成纳米粒子的Ni Co2O4。随后,使用高温热还原技术对Ni Co2O4/PPy中空纳米纤维进行处理,最后得到了NiO/CoO/PPy中空纳米纤维,展示出良好的类过氧化物酶活性和类过氧化氢酶活性。并且,基于NiO/CoO/PPy中空纳米纤维优异的类过氧化物酶活性,使用比色法对谷胱甘肽进行了检测,其检测限低至0.02μM。随后,基于NiO/CoO/PPy纳米纤维比色检测体系的优良检测能力与选择性,接下来对其在血清中的谷胱甘肽的检测能力进行了研究,展示了较好的回收率。3.以NiO中空纳米纤维为研究对象,研究管内封装和表面元素掺杂两种方法对其类酶催化性质的影响。（1）首先利用静电纺丝和高温碳化技术制备了形貌均一的Cu-C纳米纤维。以其为基底,利用化学浴沉积的方法在其表面生长Ni（OH）2纳米片。随后,将得到的样品在空气中煅烧,在去除基底中碳的同时,Cu单质和Ni（OH）2分别转化为CuO和NiO,最终得到CuO/NiO空心纳米纤维。CuO/NiO空心纳米纤维具有良好的类过氧化物酶催化活性,并且远高于单一的CuO和NiO空心纳米纤维。鉴于其良好的类过氧化物酶催化活性,开发了一种快速、简单的比色检测异烟肼的方法,其检测限达到0.4μM。基于CuO/NiO纳米纤维比色检测体系的优良检测能力与选择性,接下来对其在实际样本中的检测能力进行了研究,测试结果优异,并展现了很好的回收率。在对异烟肼片中的异烟肼的测试中,测得的结果与标准值十分接近。（2）利用静电纺丝和高温碳化技术制备了形貌均一的碳纳米纤维。以其为基底,利用化学浴沉积的方法在其表面生长Ni（OH）2纳米片。随后,将得到的样品加入到钴氰化钾水溶液中,利用钴原子取代一部分的Ni原子,实现钴掺杂的目的。最后,将得到的钴掺杂的CNF/Ni（OH）2在空气中进行煅烧。在煅烧的过程中,将基底里面的碳除去,Ni（OH）2转化为NiO,最终制备得到Co掺杂的NiO空心纳米纤维,并研究了其类过氧化物酶性质。研究结果表明,钴掺杂的NiO空心纳米纤维具有良好的类过氧化物酶催化活性,远优于单一的NiO空心纳米纤维。随后,利用得到的钴掺杂的NiO空心纳米纤维使用比色法对AA进行了检测,其检测限为7.7 n M。并且,基于钴掺杂的NiO空心纳米纤维对AA展示出良好的检测能力,并将其运用在食品中TAC的测定上,用于评估了三种新鲜果汁的TAC。总之,在本论文中制备了一系列一维多层次结构纳米纤维材料,并对其类酶催化性质进行了研究。研究结果表明各组分间的协同效应和限域结构带来的限域效应可以极大的提高材料的类酶催化活性。通过组成和结构调控,实现催化效率的协同增强,最终实现在复杂条件下的高灵敏生物检测,对其实际应用提供了重要的参考。