芳香族硝基化合物(Nitroaromatic Compounds，NACs)是炸药的主要成分之一，它不仅威胁着社会的安全，而且对人类健康也具有极大的伤害。研究NACs的高灵敏度检测方法，有效地控制和打击恐怖活动，维护社会和人类的安全，一直是各国政府关注的研究重点之一。在对NACs众多的检测方法中，电化学方法拥有测试速度快、灵敏度高、检测设备简单、可识别分子种类和原位测试等突出优势。近年来，对于芳香族硝基化合物的化学传感器的研究也越来越受到关注。而从分子与电极作用机制与规律上进一步指导电化学超痕量检测传感器的设计具有重要意义，因此，从分子水平上系统研究芳香族硝基化合物在电极表面的吸脱附规律显得尤为重要。另一方面，芳香族硝基化合物由于其强吸电子能力也是一类重要的功能性有机小分子，了解它们在电极表面形成纳米结构的特性能够促进这类功能性有机分子在分子电子学方面的应用。而且，通过硝基化合物在电极表面吸附行为的研究能够进一步了解在硝基在电极表面的还原过程，这在工业催化等领域同样是一个研究热点。根据以上研究背景，本论文结合电化学方法和STM技术系统研究了几种代表性芳香族硝基化合物在Au(111)电极表面的电化学行为以及这类分子在电极表面的吸脱附规律。论文的研究内容分为以下几个部分：　　 一、三硝基甲苯(TNT)在Au(111)表面的电化学行为及吸附结构　　 由于TNT是一类最具代表性的爆炸性硝基化合物，本章研究了TNT分子在Au(111)表面的电化学行为及吸附结构。结果表明Au(111)电极对TNT具有灵敏的电化学响应，可应用于TNT的电化学超痕量检测。通过对不同硝基化合物电化学行为比较，发现在Au(111)电极上还原峰的个数与苯环上硝基的个数相对应，表明Au(111)对NACs具有一定的分子识别能力。电化学原位傅立叶变换红外反射光谱实验记录了不同电位下TNT在Au(111)表面分子信息的变化，分析表明TNT上硝基的还原过程中，羟胺为还原中间产物而胺基为还原终产物。通过电化学扫描隧道显微术进一步研究了TNT分子在Au(111)表面的吸附结构，结果显示TNT能在Au(111)表面形成大范围的有序单分子吸附层，单胞结构为(2√3×4√3)，且TNT分子平躺吸附在Au(111)上的三重空位。　　 二、三硝基甲苯(TNT)-三苯(TP)复合体系在Au(111)表面的吸附结构　　 TNT具有典型电子受体(acceptor)的特征，而TP具有电子给体(donor)的特征，二者之间可以通过电子给体-受体相互作用，本章研究了修饰TP的Au(111)电极对TNT电化学响应的影响以及TNT-TP复合体系在Au(111)上的吸附结构。电化学结果表明，在Au(111)电极表面修饰TP自组装单层膜并不能提高对TNT响应的电化学灵敏度，反而有抑制作用。STM结果显示了二者在Au(111)表面的共吸附结构，TNT通过π-π相互作用吸附在TP分子的上方，单胞结构为(√13×√13)。分别对TNT和TP的体系能量及静电势的DFT理论计算结果表明，三苯和TNT是很好的电子给受体，它们通过π-π叠加发生电荷转移能够形成稳定的TNT-TP电子给受体复合结构。　　 三、电位诱导Au(111)重构表面硝基化合物定向有机纳米线的可控制备　　 通过电位控制功能性有机分子在电极表面的电化学反应从而实现对纳米结构的调控一直是分子电子学的研究热点，本章研究了电位诱导Au(111)重构表面有机纳米线的可控制备，研究分子包括硝基苯及三硝基苯酚。结果表明，表面纳米结构(纳米点阵及纳米线)的形成及生长伴随着硝基在表面的电化学还原，这个过程由电极电位控制；同时表面重构做为模板能够诱导纳米结构在Au(111)表面的定向排列。进一步研究发现，在电化学环境下形成的纳米线结构在大气环境下仍然能够稳定存在。此方法对于在表面构筑有机纳米结构包括定向纳米点阵及定向纳米线提供了一个简单易行且有效的方法。对于芳香族硝基化合物在有机纳米结构的构筑及其在分子电子学方面的应用具有重要的意义。　　 以上结果对于硝基化合物电化学检测金属传感器的设计，硝基化合物在Au(111)表面吸脱附规律，表面电子给受体复合结构的构筑以及通过硝基的还原反应进行表面有机纳米结构的可控制备等研究，具有重要理论和实际应用意义。