1、隨著人們生活水平的日益提高，伴隨而來(lái)的公共健康問(wèn)題受到了大眾廣泛的關(guān)注。因此，如何快速、精確地分析檢測(cè)自然環(huán)境中污染物和人體內(nèi)生物有機(jī)小分子對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)和人體健康具有重要意義?，F(xiàn)有的分析方法主要包括:紫外-可見(jiàn)分光光度法、色譜分析法、原子/分子吸收光譜、熒光分析法、化學(xué)發(fā)光法、拉曼光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜、電感耦合等離子體質(zhì)譜以及高效液相色譜等。但是，其中大部分檢測(cè)方法都需要精密的儀器、復(fù)雜的測(cè)試程序和專業(yè)的樣品制備技術(shù)，這很大程

2、度上阻礙了它們的實(shí)際應(yīng)用。與上述方法相比，電化學(xué)分析方法具有操作方便、儀器簡(jiǎn)單、快速靈敏、選擇性高等優(yōu)點(diǎn)，因此利用電化學(xué)分析方法對(duì)環(huán)境中的污染物和人體內(nèi)的生物有機(jī)小分子進(jìn)行檢測(cè)具有重要的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　在構(gòu)建電化學(xué)傳感器的過(guò)程中，電極材料扮演著舉足輕重的角色。金屬氧化物或雙金屬層狀氫氧化物微納米材料因具有良好催化性能、強(qiáng)抗氧化能力、材料廉價(jià)易得等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地用作電極材料;但是，較差的導(dǎo)電性極大地限制了它們的電化學(xué)傳

3、感性能。為了解決這一難題，將金屬氧化物或雙金屬層狀氫氧化物微納米材料與具有優(yōu)良導(dǎo)電性的碳材料（如石墨烯、碳布、泡沫炭等）有效復(fù)合構(gòu)建電化學(xué)傳感器，不僅能夠增加電極材料的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性，而且能夠避免在電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中電極材料的團(tuán)聚，可望提高其電化學(xué)傳感性能。
　　本論文以水體環(huán)境中常見(jiàn)的污染物和人體內(nèi)常見(jiàn)的生物小分子為檢測(cè)對(duì)象，成功地制備出鎂鐵層狀氫氧化物微球/石墨烯復(fù)合材料、三氧化二鐵納米棒陣列/泡沫炭復(fù)合材料、鎳鐵層狀氫氧化物納

4、米片陣列/碳布復(fù)合材料、以及鎳鐵層狀氫氧化物包覆四氧化三鈷納米線陣列/碳布復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，并基于它們?cè)O(shè)計(jì)了不同的電化學(xué)傳感器，分別用于水體中重金屬離子、亞硝酸根離子、多巴胺和尿酸的檢測(cè)，并對(duì)它們的檢測(cè)機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)探討。本文的主要內(nèi)容包括:
　　1、重金屬離子被廣泛地認(rèn)為對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)和人體健康具有極大的危害。因此，設(shè)計(jì)一種可靠和有效的電化學(xué)傳感器用于水體中重金屬離子的檢測(cè)具有十分重要的意義。本章中，通過(guò)一步水熱法成功地制備出花狀鎂

5、鐵層狀氫氧化物微球/石墨烯復(fù)合材料（MgFe-LDH/graphene）?；谑┑牧己脤?dǎo)電性和較大比表面積以及鎂鐵層狀氫氧化物對(duì)重金屬離子超強(qiáng)的吸附能力，此復(fù)合材料所修飾的玻碳電極被用于水體中重金屬離子Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的同時(shí)檢測(cè)。研究結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的電化學(xué)傳感器對(duì)重金屬離子Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的檢測(cè)限分別為2.7nM和5.9nM，均低于世界衛(wèi)生組織所規(guī)定的飲用水中極限值。同時(shí)，所設(shè)計(jì)的電化學(xué)傳感器還具備較強(qiáng)的抗干擾能力，良

6、好的重現(xiàn)性和重復(fù)性。此外，此電化學(xué)傳感器可成功地用于實(shí)際水體中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的檢測(cè)，并獲得令人滿意的回收率。
　　2、亞硝酸根離子對(duì)生態(tài)安全和公共健康具有極大威脅。因此，迫切需要發(fā)展一種簡(jiǎn)單、快速、低成本的電化學(xué)傳感器用于水體中亞硝酸根離子的檢測(cè)。本章中，通過(guò)一種簡(jiǎn)單、廉價(jià)的策略成功制備出三維三氧化二鐵納米棒陣列/泡沫炭復(fù)合材料（α-Fe2O3NAs/CF）。其中，α-Fe2O3納米棒陣列具有豐富的電催化活性位點(diǎn);同時(shí)，三

7、維結(jié)構(gòu)的泡沫炭不僅具有良好的導(dǎo)電性，還具有比較大的表面積，為電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的電解質(zhì)和電荷轉(zhuǎn)移提供了一個(gè)良好的平臺(tái)?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，我們直接將所制備的α-Fe2O3NAs/CF復(fù)合材料作為工作電極用于水體中亞硝酸根離子的檢測(cè)。研究結(jié)果表明，本章所設(shè)計(jì)的電化學(xué)傳感器對(duì)亞硝酸根離子表現(xiàn)出快速的響應(yīng)時(shí)間(3s)，較寬的線性范圍（0.5μM-1000μM），較高的靈敏度（116.8μA·mM-1·cm-2）以及較低的檢測(cè)限（0.12μM），遠(yuǎn)低于

8、世界衛(wèi)生組織所允許的水體中亞硝酸根離子的最高濃度（63μM）。同時(shí)，所設(shè)計(jì)的電化學(xué)傳感器還具備較強(qiáng)的抗干擾能力、長(zhǎng)期的穩(wěn)定性和良好的重現(xiàn)性。此外，此電化學(xué)傳感器還能成功地用于實(shí)際水體中亞硝酸酸根離子的檢測(cè)，并獲得令人滿意的回收率。
　　3、為了獲得更加穩(wěn)定的電化學(xué)傳感性能，在第二章的研究基礎(chǔ)之上，我們選擇商業(yè)碳布作為基底，通過(guò)一步水熱法將鎳鐵層狀氫氧化物原位地生長(zhǎng)在碳布表面，從而獲得鎳鐵層狀氫氧化物納米片陣列/碳布復(fù)合材料(NiF

9、e-LDHNSAs/CC)?；谔疾嫉牧己脤?dǎo)電性和鎳鐵層狀氫氧化物納米片所具備的良好催化性能，此復(fù)合結(jié)構(gòu)被直接用作工作電極對(duì)水體中亞硝酸根離子進(jìn)行檢測(cè)。研究結(jié)果表明，本章所設(shè)計(jì)的電化學(xué)傳感器對(duì)亞硝酸根離子表現(xiàn)出快速的響應(yīng)時(shí)間(3s)，極高的靈敏度（803.6μA·mM-1·cm-2）和超低的檢測(cè)限(0.02μM)。同時(shí)，所設(shè)計(jì)的電化學(xué)傳感器還具備較強(qiáng)的抗干擾能力，長(zhǎng)期的穩(wěn)定性和良好的重現(xiàn)性。尤為重要的是，此電化學(xué)傳感器可成功地用于實(shí)際水

10、體中亞硝酸酸根離子的檢測(cè)，并獲得令人滿意的回收率。上述研究結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的電化學(xué)傳感器具有一定實(shí)際應(yīng)用的潛力。
　　4、多巴胺(DA)和尿酸(UA)被認(rèn)為是參與生物體新陳代謝過(guò)程中重要的生物有機(jī)小分子。因此，設(shè)計(jì)一種靈敏、可靠的電化學(xué)傳感器用于DA和UA的檢測(cè)具有重要意義。本章中，通過(guò)水熱和碳化成功地將四氧化三鈷納米線原位地生長(zhǎng)在碳布表面，然后通過(guò)電沉積法在四氧化三鈷納米線表面生長(zhǎng)一層鎳鐵層狀氫氧化物，獲得鎳鐵層狀氫氧化物包覆四