酶的直接电化学研究对揭示生物氧化还原过程的机理具有重要意义，在实际应用方面又可用于研制第三代生物传感器，现已成为生物电化学的最重要发展方向之一。而乳酸脱氢酶(Lactate Dehydrogenase，简称LDH)作为生命过程中一种必不可少的酶，在医学、生物研究和环境检测中都具有举足轻重的地位，但有关其直接电化学的研究却鲜有报道。考虑到LDH直接电化学的重要性和创新性，本文研究了一系列修饰电极上LDH的直接电子传递，并将制备的电极应用于乳酸传感和环境污染物监测等。具体内容如下：　　 ⑴对近年来酶直接电化学的发展和应用进行综述，并具体总结了各种促进酶在电极上的直接电子传递的方法，传感器电催化方面的信息以及各种酶结构中决定其直接电化学响应的活性中心及作用机制，另外还总结了LDH的研究意义、分析方法、电化学研究，最后提出了研究存在的问题并进行了展望。　　 ⑵采用溶胶-凝胶技术将LDH修饰到金电极上并研究其在电极表面的直接电子传递，首次发现了LDH在-200 mV(vs.SCE)附近的不可逆还原反应。电极反应为单电子传递反应，且由表面的吸附过程控制，电荷传递系数α为0.79，表观异相电子传递速率常数Ks为3.2 s-1。而探针Ru(NH3)62+/3+的氧化还原反应在酶电极上得以促进以及电化学阻抗的减小又进一步证实了LDH的直接电化学。同时空白电极和酶电极的不同扫描电镜图也证明了酶已成功修饰到金电极的硅溶胶-凝胶基底上。测试酶电极对底物乳酸的催化响应，线性范围为2.0×10-6～3.0×10-5mol L-1，检测下限在信噪比为3时为8.0×10-7mol L-1，证明制备电极可作为乳酸传感器。进一步通过LDH的峰电流变化以及荧光光谱来研究酶电极同环境污染物Al3+和间苯二酚的作用情况，结果显示这种修饰电极可作　　 ⑶以硅溶胶-凝胶作为基底，并添加不同的促进剂制备LDH硅溶胶-凝胶电极来进一步研究LDH的直接电化学，发现了LDH在纳米二氧化钛(nano-TiO2)促进作用下的准可逆直接电化学响应，氧化还原式量电位E0为+70 mV(vs.SCE)，电极反应主要与表面的吸附反应相关，且为单电子传递反应，电荷传递系数α为0.71，表观异相电子传递速率常数Ks为3.7 s-1。同时空白电极和酶电极的不同扫描电镜图也证明了酶成功修饰到溶胶-凝胶基底上并与nano-TiO2存在相互作用。测试酶电极对底物乳酸的催化响应，线性范围为1.0×10-6～2.0×10-5 mol L-1，检测下限在信噪比为3时为4.0×10-7mol L-1，Kappm为2.2μmol L-1，这些结果都显示LDH在nano-TiO2的作用下保持了良好的酶活性，制备电极可作为乳酸传感器。将制备的电极应用于环境污染物Al3+和间苯二酚影响研究发现，该电极可应用于污染物生物标志对环境污染评价有一定帮助。　　 ⑷采用溶胶-凝胶方法将实验室合成的纳米聚合Al13(nano-Al13)溶液作为促进剂加入到电极的修饰过程中，研究在nano-Al13存在下LDH与金电极之间的直接电化学行为。实验发现在nano-Al13的促进作用下，LDH的直接电化学在金电极上表现为一对准可逆的氧化还原峰，氧化还原式量电位E0为+154 mV(vs.SCE)，其电化学过程表现为表面控制，且为单电子传递反应，电荷传递系数α为0.77，表观异相电子传递速率常数Ks为4.0 s-1。同时空白电极和酶电极的不同扫描电镜图也证明了酶与Al13之间存在相互作用。将此酶电极应用于有机污染物间苯二酚和对二甲苯的检测研究，实验结果显示间苯二酚和对二甲苯均抑制了LDH的直接电化学响应，且分别在5.0×10-6～3.0×10-4 molL-1和1.0×10-6～1.0×10-5mol L-1的范围内峰电流与浓度呈线性关系，制备的电极有望作为环境污染物的生物指示来检测污染物和评价环境中的污染水平。　　 ⑸研究了十二烷基硫醇(C12SH)在磁场作用下自组装到多晶金电极上的过程，并采用循环伏安法和电化学阻抗法对不同磁场作用时间所得的C12SH-SAMs修饰金电极进行了各种电化学参数的表征来研究单层的界面性质。实验结果表明磁场作用能显著地加快单层的形成速率，在较短的时间内(约3 h)在金电极上形成致密有序的单层，达到与自然放置组装24 h相同的组装效果，缩短了组装时间，且磁场强度越大，作用越明显。推测原因可能是磁场作用的磁流体动力学原理以及磁场对分子的取向作用而导致了C12SH组装速率的加快以及效果变好。在实验中还发现磁场对C12SH单分子层的介电常数有增大效应，且随着作用时间增长变化更明显。对于磁场条件对自组装效果的影响还需进一步的研究。