纳米材料以其优异特性已在生物、信息、电子、环境、材料和能源等诸多领域广泛应用,本文合成制各了多种纳米复合材料进行电极修饰,研究了NADH,葡萄糖脱氢酶、漆酶及其它生物分子在修饰电极上的电化学特征及应用。另外,生物燃料电池作为新型“绿色”能源正在越来越引起国内外的普遍关注,但其发展及应用还处于初级阶段,在该领域中存在许多待以解决的问题。我们以纳米复合物的修饰电极为基础,进行了相关的生物燃料电池的制备与研究工作,该工作为加快生物燃料电池的研究、发展及实际应用提供了一定的理论和实验依据。在本论文中,我们得到了一些有意义的研究结果,归纳如下:　　 (1)采用电活性和光活性的硫堇小分子作为“分子胶水”,构建了硫堇分子交联的碳纳米管/硫堇/纳米金多层膜。这种多层膜修饰电极对NADH有着显著的电催化作用。由于硫堇分子的光伏打效应,该多层膜修饰电极的催化活性可以通过光来调控。将葡萄糖脱氢酶吸附到该多层膜修饰电极上,我们还制备了一个光可控的葡萄糖传感器。　　 (2)采用层层自组装技术,成功地在氨基功能化的固体基底上构筑了碳纳米管/聚赖氨酸/漆酶多层膜。固定在该膜中的漆酶能够实现对氧气的直接4电子还原,并且有良好的催化活性和较高的亲合力可能发生有利于漆酶活性中心到达电极表面的构象变化,表明该酶电极有望成为一种新型生物燃料电池的阴极催化剂进行。　　 (3)制备了一种将阳极和阴极集成在芯片的生物燃料电池,以自组装碳纳米管/聚赖氨酸/漆酶多层膜电极为阴极。由于该电池的微型化,可以作为以微流控芯片为核心的微分析系统的能源。在该芯片生物燃料电池的基础上,我们还发展了一种基于氰根对酶抑制作用的自供能传感器。该传感器则兼具简单、灵敏和选择性好的特点,有望用于实际样品中的氰根含量的检测。　　 (4)制备基于三维有序大孔电极材料的酶电极,采用层层组装技术将纳米粒子和酶分子固定在该电极表面发现,葡萄糖脱氢酶和漆酶固定在该电极表面能较好的保持生物催化活性。以三维有序大孔电极材料为基底组装成生物燃料电池。该生物燃料电池的输出功率与以平面金电极为电极材料相比,功率密度得到大大提高。　　 (5)合成了一种部分磺化的巯基硅烷(PSSG),该硅烷不仅具有巯基能够固定金纳米粒子来改善硅烷的导电性,还能够将阳离子麦尔多拉蓝交换到硅烷内作为催化NADH氧化的媒介体。将固定在PSSG-CHI复合物中的乙醇脱氢酶和漆酶分别作阳极和阴极催化剂,以乙醇和空气分别作燃料和氧化剂,制备了无膜型的乙醇/氧气生物燃料电池,并研究以酒精燃料作生物燃料电池的燃料的可行性。　　 (6)通过π-π堆积作用,钴卟啉(CoTMPP)和酞箐铁(FePc)吸附在了碳纳米管(CNT)表面。这种钴卟啉/酞箐铁修饰的碳纳米管作通过高温煅烧后合成了一种具有高效氧还原能力的阴极催化剂Co/Fe/N/CNT复合纳米材料。　　 (7)以天然蚕茧为模板和碳源制备了一种新型碳毡,并且通过自组装技术将Au@Pt复合海胆状纳米粒子修饰到这种蚕茧碳毡表面。这种碳毡具有较高的表面正电荷,较高导电性和较好的生物相容性,有利于微生物在电极表面保持长期稳定性。良好的导电能力,生物相容性和容易制备等特点表明我们制备的这种Au@Pt复合海胆状纳米粒子修饰的蚕茧碳毡将会大大促进微生物燃料电池领域的发展。　　 (8)Fe3O4/Au纳米复合物的引入使得产电微生物的表面蛋白传递电子能力提高。通过对外膜蛋白的分离和电化学分析,认为纳米金修饰的四氧化三铁的复合纳米球能够提高产电细菌外膜上的C型蛋白电子导线的电子传递效率从而提高产电细菌的产电效率。　　 (9)合成了血红素功能化的石墨烯纳米杂化材料,这种复合纳米材料同时具有类过氧化物酶活性和区分单双链DNA的能力。基于H-GNs的这些特点,我们建立了一种免标记比色法检测单核苷酸多态性的方法。