电化学传感器具有响应快速、检测限低、灵敏度高、易操作等优势,是分析化学领域中一种极为常见的检测装置。电极修饰材料能够有效地提高传感器的选择性和灵敏度,因此,研发新型修饰材料成为电化学传感器领域中最为重要的研究课题。石墨烯是一种二维蜂巢结构的碳材料,具有优良的导电能力、大的比表面积、良好的生物兼容性以及超强的机械强度等优点。近年来,石墨烯常被用作基体合成复合功能材料,这不仅有效地结合了各个组分的优势,而且体系内引入的协同作用使复合物具备更为优异的电化学性能。金属卟啉材料可用来模拟生物氧化酶,并且可以通过功能化来优化自身的结构和性能,展现了出色的稳定性和电催化活性。采用电聚合法将卟啉材料聚合到电极表面后,再与石墨烯进行复合,提高了卟啉材料的导电能力,进而提升了传感器的选择性和灵敏度。金属硫化物拥有比导电聚合物更好的循环稳定性,并且随着材料纳米化以及形貌结构的多变,使其具备更为广阔的应用前景。单独金属硫化物纳米材料在合成过程中易发生团聚,故在此基础上,将石墨烯作为载体用以支撑生成的纳米结构,从而制备出结构多样、形貌可控、性能多变的纳米复合材料。然后,将合成的复合物用于构建电化学传感器,提高了方法的灵敏度和选择性。综上所述,本文分别从石墨烯-金属卟啉材料和石墨烯-金属硫化物复合材料两方面出发,构建电化学生物传感器并对多巴胺和葡萄糖分子进行分析与检测。1.通过引入氟原子合成了一种星型分子,5,10,15,20-四(五氟苯基)-21H,23H-卟啉氯化铁(FeTFPP),并利用电聚合法在电极表面合成了 FeTFPP聚合物。此膜具有以下三个作用:第一,通过氟原子与多巴胺之间的氢键作用识别目标分子;第二,模拟细胞色素酶P450,为反应提供仿生环境;第三,中心金属三价铁对多巴胺有着优异的电催化能力。然后,将石墨烯与聚合膜复合用以构筑多巴胺传感器。由于石墨烯与和聚合物之间的协同催化作用,使得电信号得到了放大。因此,传感器可实现多巴胺的快速灵敏检测,具有良好的重现性、稳定性和选择性。2.通过引入脯氨酸分子合成了新型尾式金属卟啉,5-[对(4-L-脯氨酸丙氧基)苯基]-10,15,20-三苯基镍卟啉(NiTBLPyP)。利用电聚合法制备NiTBLPyP膜,并将其与石墨烯复合构建多巴胺传感器。脯氨酸的引入调整了卟啉的能量水平和电子结构,有效地促进了多巴胺的催化过程。此外,脯氨酸与卟啉环以及石墨烯与聚合物膜之间的协同作用进一步放大了多巴胺的响应信号。传感器的线性范围为0.01-200 μM,检测限为1.40 nM。3.采用水热合成法制备了石墨烯-硫化铜纳米片复合物(rGO/CuSNFs),并将其应用于构建无酶葡萄糖传感器。rGO/CuSNFs有效地结合了石墨烯大的比表面积、优异的导电性以及CuS纳米片较高催化能力的优点,充分展现了对葡萄糖氧化过程中的电信号放大和电催化作用,有效地提升了传感器的灵敏度与选择性。该传感器线性范围宽,检测限低,稳定性、重现性以及抗干扰能力良好,并且能够在实际样品中进行分析检测。4.以氧化石墨烯和硝酸铋为原料,硫代乙酰胺为还原剂和硫源,采用一步水热合成法制备石墨烯-硫化铋纳米棒复合材料(rGO/Bi2S3),并用以构筑多巴胺电化学传感器。合成过程中,同时实现了 GO的还原与Bi2S3纳米棒的生成,并且发现Bi2S3纳米棒的长度随着GO用量的增加而增长,从而实现了复合材料的尺寸可控制备。由于石墨烯和Bi2S3纳米棒各自的优点以及两者之间的协同催化效应,该传感器实现了对于多巴胺的快速灵敏检测,并成功将其应用于人体血清和尿样的实际检测中。