纳米酶是一类具有类酶催化活性的纳米材料。由于整合了酶的催化能力和纳米材料的各项优势,纳米酶在生物传感、环境治理、疾病诊疗等领域广受关注。然而,传统纳米酶面临的一系列挑战,如低活性、选择性较差等,严重限制了纳米酶的实际应用。因此,结合原子尺度下的纳米材料设计策略,深入探究纳米酶的活性与结构之间的构效关系是提高纳米酶活性的关键。本文结合单原子催化的概念设计合成了一系列新型的单原子纳米酶,表征了其单原子分散的活性位点结构并验证了其优异的类酶活性;进一步成功的构建了基于单原子纳米酶的生物传感器并用于检测有机磷农药,拓宽了单原子纳米酶在生物传感领域的应用。本文主要内容简述如下:1、Fe-N-C单原子纳米酶模拟氧化酶及在有机磷农药检测中的应用当催化剂的尺寸降低至原子尺度时,单原子催化剂会表现出一些新的优势,如催化活性显著提高、原子利用率达到最大化、活性位点结构可调等。结合这一概念,本章设计合成了一种具有类氧化酶活性的Fe-N-C单原子纳米酶。该单原子纳米酶具有三维多孔网络结构,有利于活性位点的暴露以及反应物底物与活性位点的相互作用。同时,得益于单原子催化的概念,Fe-N-C单原子纳米酶表现出较传统纳米酶更高的类氧化酶活性。进一步的研究发现含巯基小分子对Fe-N-C单原子纳米酶活性有明显的抑制作用,基于该现象构建了新型传感平台用于乙酰胆碱酯酶活性评价。该传感器能够在0.1-25 mU mL-1的线性范围内有效的进行检测,同时检测限为0.014 mU mL-1。我们将该传感器进一步的用于有机磷农药检测,可以实现有机磷农药的灵敏检测,检测的线性范围为0.1-10 μgmL-1,检测限为0.97 ngmL-1。2、基于高负载量的二维超薄Cu-N-C单原子纳米酶的串联反应系统检测有机磷农药尽管单原子催化剂领域已取得巨大的进展,但是其活性仍然受限于金属活性位点的负载量。本章提出了一种盐模板的方法用以合成高负载量(～5.1 wt%)的二维超薄Cu-N-C单原子纳米酶。基于其高的金属负载量以及超薄纳米片结构,该Cu-N-C单原子纳米酶有着较高的类过氧化物酶活性以及相比于铁基单原子纳米酶更好的催化选择性。利用Cu-N-C单原子纳米酶的这一优异的类酶活性和选择性,本文将其与乙酰胆碱酯酶以及胆碱氧化酶整合在一起而构建了一个串联反应系统。该串联反应系统能够对生物标志物乙酰胆碱进行检测,其线性范围为10-8000μM,检测限为1.24μM。基于对乙酰胆碱较好的检测效果,该传感器被进一步应用于有机磷农药的检测之中,且该串联反应系统有着相比于之前工作较宽的线性范围(1-300 ng mL-1)以及更低的检测限(0.60 ng mL-1)。