在活动物层次开展并建立与神经活动密切相关的化学或物理信号记录的新原理和新方法，由于能够更加真实定量地反映生命活动过程中的化学信息，因而在分析化学及其与生命科学（尤其是神经生理学）的交叉研究中具有极其重要的意义。　　呼吸频率作为生命四大体征之一，与情绪、认知、行为、生理等密切相关。本论文以呼吸频率的快速实时检测为目标，通过设计合成新型二维材料，并构筑高性能的湿度传感器，发展了呼吸频率的实时监测方法。所取得的成果概述如下:　　(1)超分子离子材料的高灵敏湿度响应与呼吸监测研究。在本工作中，采用咪唑基双阳离子(C10(mim)22+)与电化学活性双阴离子（ABTS2-）为离子自组装单元，得到了二维的超分子离子材料(SIM)，其微观形貌呈六边形，该材料表现出良好的水相稳定性、吸湿性与高结晶性。基于二维SIM构筑了高灵敏的湿度传感器，实现对呼吸频率的准确记录，并观察到了大鼠从深度麻醉到苏醒过程中呼吸频率变化的实时变化。该材料自身的独特的结构与性质为构筑高性能湿度传感器奠定了基础，赋予了其监测呼吸频率的能力。在探究响应机理时，发现吸附水分子解离的离子，能够作为电活性ABTS2-之间传递电子时所需的对离子，从而实现导电能力的提升。进一步的，单晶器件的电化学测试结果证明六边形SIM的各个面的导电能力不同，存在电子传输的优势路径，即各向异性导电。　　(2)氧化石墨炔的超快湿度响应与呼吸监测研究。利用石墨炔独特的电子与化学结构，开展了呼吸频率监测方法的研究。研究发现，基于氧化石墨炔(GDO)所构筑的传感器能够实现呼吸频率的快速监测，响应时间可快达7ms。机理研究表明，GDO中sp杂化碳原子（C≡C）的存在对其快速的响应发挥了关键的作用，吸电子特征的炔键会改变相连的含氧官能团的物理化学性质，如pKa、Zeta电位、吸湿性，进而增强GDO与水分子之间的氢键作用与吸附动力学速率常数。基于此，发展了可对动物及人呼吸频率监测的新方法。该方法不仅能够记录人体在运动前后呼吸频率的变化，而且也能实时监测大鼠在缺氧、缺血前后呼吸频率的变化，以及非接触传感。进一步的研究发现，抽滤得到的氧化石墨炔薄膜能够为水分子提供快速蒸发渗透的纳米孔道，这是因为氧化石墨炔具备强吸湿性与多孔性的特征，并有望应用于海水淡化、污水处理、质子传导等领域。　　(3)高产率的水相剥离层状石墨炔。基于非共价相互作用，我们发展了一种针对层状石墨炔的高产率、高质量的液相剥离新方法。将层状石墨炔置于K2SiF6水溶液中连续搅拌后，获得了数百毫克级的少数层甚至单层的石墨炔，没有引入额外的结构缺陷。理论计算表明，SiF62-可自发吸附到石墨炔表面，有助于带负电荷的石墨炔受静电排斥力而发生层间距增加。同时，小尺寸的阳离子可能促进石墨炔层间距的进一步膨胀。制备得到的石墨炔分散液为我们接下来研究单层石墨炔的本征性质并应用于活体分析奠定了基础。