石墨相氮化碳作为一种典型的非金属共轭聚合物,不仅具有廉价易得、稳定性高等特点,还具有优异的能带结构、光学性能和独特的化学结构以及化学结构、能带结构可调等优势。这一系列优良的特征使氮化碳在催化、光电转换、分析传感、成像等领域引起人们越来越多的关注。当前对氮化碳的研究主要集中在改善其催化或光电转换性能方面,由于对其分子结构与性能之间关系的认识还在继续深化,其荧光、电化学发光等性能在传感和成像领域的应用仍然受到一些因素的限制。例如,高荧光量子产率和发射波长较宽范围内可调的氮化碳材料的制备、具有较高电化学发光(ECL)活性的氮化碳材料的制备、新型共反应剂的开发、氮化碳材料的发光特性与生物识别技术的有机结合等还存在诸多挑战。本文旨在通过氮化碳的发光界面进行调控,探索新型传感响应机制,发掘氮化碳的新的特性,进一步拓展其内涵和在传感领域的应用。本论文主要包括以下三个方面研究内容:1.目前,大多数已经报道的生物传感器都是基于单一的传感机制,由多种机制调节的传感体系很少被报道,然而,生命体现多机制调控广泛存在。由于氮化碳具有优异的发光性能和生物相容性,并且其发光过程易受多机制的调控,通过在氮化碳纳米片界面上组装hemin/G-四联体复合物,成功将类酶催化效应和空间位阻效应两种竞争机制整合到单一传感界面。并且以检测8-OHdG为例,验证了与单机制驱动的传感器相比具有更宽的检测浓度动态范围和更高的灵敏度。2.根据ECL发光的基本原理,不同的发光体不仅可以通过施加的激发电位来区分,而且还可以通过发射波长来区分。然而,由于不同发光体之间的电位差较小,相比之下,虽然发射波长具有更大的可调空间,但是目前的商业化的ECL光谱采集系统尚未普及、灵敏度较低,极大的限制了其进一步应用。本章通过将灵敏度较高的新型桌面荧光光谱仪与恒电位仪联用,成功实现了ECL发光信号的高分辨率光谱采集。该仪器联用不需要较高的专业光谱基础,可在大部分实验室实现。并进一步探索了基于氮化碳ECL波长分辨传感器构建的可行性,为下一步研究奠定了基础。3.目前具有高性能、低成本、无毒、光谱分布较窄的ECL发光体的种类非常少,极大的限制了ECL生物传感器在多组分同时测定中的应用。研究发现具有优异发光性能的氮化碳材料(CNNS和S-CNNS)作为非金属单色ECL发光体之间没有共振能量转移。并且,由于CNNS和S-CNNS结构的类似性,可以在单一工作电极、单一共反应剂和单一工作电位下实现高效电化学发光。还进一步以胰腺癌的生物标志物为例,构建了一种的波长分辨的ECL生物传感器,通过一次ECL光谱的采集,实现了多种标志物的直接同时检测。此外,构建的波长分辨ECL生物传感器在检测血清中多个PDAC生物标志物时,表现出良好的准确性和精密度。这为基于ECL波长分辨的多组分的直接同时检测策略的进一步发展提供了实验依据。