纳米结构阵列在光电子器件及传感器等领域均有广泛的应用,而纳米结构阵列的结构参数和组成变化都会对器件的性能产生重大影响,因此,通过对纳米结构阵列进行调控或掺杂来提高器件性能是重要的研究方向。ZnO和TiO2纳米结构在生物相容性、高比表面积及活性、无毒无害等方面都具有优势,使其成为构建第三代电化学生物传感器工作电极的理想材料。直接在导电基板上形成的ZnO和TiO2纳米结构阵列作为电化学生物传感器的工作电极,除了能最大化利用纳米结构的高比表面积来固载氧化还原蛋白外,还能有效提高工作电极的稳定性和电子运输特性。本文以在导电基板上直接形成的ZnO或TiO2微纳结构阵列为材料研究体系,展开了制备方法、微纳结构调控及基于微纳结构阵列的电化学生物传感性能等方面的研究。主要的研究结果为：采用高碱性溶液的生长环境,开发了室温非平衡生长方法并有效调控了ZnO纳米结构的生长方向,实现了室温下ZnO纳米片及纳米棒阵列的制备、尺寸密度调控和掺Sb的尝试。其生长方式机理可理解为：高过饱和度的非平衡状态为ZnO室温下成核生长提供了条件,在Zn2+浓度一定的情况下,一方面过多的OH-很易于吸附在带正电的(001)-Zn极性面上,导致(001)面生长受到了一定的抑制,最终形成片状结构；另一方面当OH-浓度增加到一定程度,过饱和的OH-会提供足够多的Zn(OH)42-基元,大量的Zn(OH)42-会加速ZnO的取向生长,这时OH-对于ZnO沿c轴生长的促进作用明显强于它的屏蔽作用,形成纳米棒结构。因此通过调控Zn2+及OH-的浓度和比例可以控制ZnO纳米结构一维或二维方向生长。ZnO纳米棒阵列的密度变化对其电润湿和场发射性能产生明显影响；基于ZnO纳米片/纳米棒阵列的H2O2电化学生物传感器的工作电极可实现酶与电极间的直接电子转移,掺Sb的ZnO纳米片阵列可以在一定程度上提高传感性能。利用羟酸根离子辅助水热法结合热处理方式成功地制备了零维Sb掺杂ZnO微纳球阵列。其水热过程中羟酸根离子的加入,不仅调控了形貌,最关键的是羟酸根离子能够使Sb离子参与到复合络合物的形成,并使Sb能均匀地分布在络合物中,经热处理后即可得到Sb掺杂的ZnO微纳球阵列。基于Sb掺杂ZnO微纳球阵列的工作电极可以使生物传感器对于H202的检测灵敏度提高至271.2μA/mM·cm2,是基于ZnO微纳球阵列传感器的灵敏度的3倍。利用纳米结构的高表面活性及TiO：的高生物相容性等优势,采用旋涂法在ITO基板上制备了尺寸密度不同的Ti02纳米点阵列。结果表明Ti02纳米点阵列每平面面积上的HRP吸附量是随着纳米点尺寸的增大而增强的。另外,基于Ti02纳米点阵列的电化学传感器,其对于H2O2的检测灵敏度最高可达到1176μA/mM·cm,线性检测浓度范围为1-780μM,同时具有较好的抗干扰性、稳定性及重复性。TiO2纳米点表现出的优良电化学传感特性,除了优异的蛋白吸附能力以外,TiO2纳米点表面的小突起结构以及其与蛋白之间的强静电吸附作用,可以有效缩短酶电活性中心与材料表面的距离,促进酶与电极之间的直接电子转移。采用水热法在Ti基板表面直接生长TiO2纳米棒阵列,并分别用于辣根过氧化物酶、肌红蛋白和葡萄糖氧化酶的固载,制成H2O2和葡萄糖电化学生物传感器的工作电极。固载辣根过氧化物酶的电极,其H2O2电化学传感器显示了极高的灵敏度4632μA/mM·cm2)和极低的检测限(0.012μM),与基于其他TiO2纳米结构及其他一维纳米结构材料的H202电化学传感器工作电极的性能相比,本研究工作中构建的这种传感器工作电极显示出了极大的优势。将H2O2电化学传感器工作电极中使用的酶换成肌红蛋白后,传感器在保持较高灵敏度的同时,拓宽了H2O2的检测范围。TiO2纳米棒阵列也可以促进葡萄糖氧化酶与电极之间的直接电子转移,所制成的葡萄糖传感器的灵敏度为43.3μA/mM·cm2,线性检测范围为0.1-0.7mM。TiO2纳米棒的单晶特性,纳米棒高长径比的空间特征和金属基板的优良导电性,被认为是大幅度提高工作电极性能的关键。