碳纳米管具有独特的传热、力学、导电性能,在纳米线、场效应晶体管、纳米电子器件和传感器等纳米科学方面具有重大的理论意义和潜在的应用价值。但是碳纳米管在溶液中的溶解性或分散性非常差,大大地限制了它的研究和实际应用。因此,碳纳米管的修饰和功能化成为一个非常重要的研究领域。本文基于羧基化碳纳米管与烷基紫精之间的静电作用制备了双亲紫精-碳纳米管复合物,该复合物可以稳定地分散在氯仿溶液中。我们研究和表征了其单层膜和Langmuir-Blodgett (LB)膜的性质,并探索了其在吸附和促进氢酶氧化还原反应中的条件。实验主要内容和结果如下：在第一部分工作中,我们利用羧基化碳纳米管与烷基紫精之间的静电作用制备了双亲紫精-碳纳米管复合物。热重分析结果表明,紫精-碳纳米管复合物中紫精部分所占的比重约为5-10%。实验发现,紫精修饰后的碳纳米管可以稳定分散在氯仿溶液中,将分散液铺展在水的表面可以形成稳定的单层膜。据此性质,利用LB技术可以将双亲紫精-碳纳米管复合物转移到石英基片、硅片和导电玻璃等表面形成LB膜。紫外-可见光谱数据显示紫精-碳纳米管复合物LB膜的特征吸收峰的位置与紫精-碳纳米管复合物分散液的位置有微小的红移(0-4nm),这主要是由于LB膜中分子的紧密有序排列引起的。吸收峰的强度与膜层数成线性关系,表明紫精-碳纳米管复合物形成的LB膜比较均匀。扫描电镜图片显示,LB膜均匀分布在基片表面,形成二维的多孔性薄膜,改变不同的表面压可以控制LB膜中孔的大小。我们使用原子力显微镜同样观察到了LB膜的相似形貌,并且发现随着提膜层数的增加,LB膜中碳纳米管的密度和高度不断增加,计算得每层LB膜的平均厚度约为26±10nm,即一层碳纳米管(直径10-20nm)的厚度。在单层LB膜的循环伏安曲线中,我们观察到对应于紫精电子转移的两对氧化还原峰,阴极峰位置约为-0.57V和-0.99V,阳极峰位置约为-0.35V和-0.9V (vs. SCE)。随着LB膜层数的增加,阴极电位由-0.57V转移到约-0.7V,同时伴随着峰电流强度的减小。计算发现,峰电流密度与扫描速度的平方根成正比例关系。可见,LB膜中紫精的氧化还原反应为扩散控制过程。基于碳纳米管超高的比表面积和紫精-碳纳米管复合物LB膜的多孔性,我们利用紫精-碳纳米管复合物LB膜吸附细胞色素c,X射线光电子能谱表明LB膜可有效吸附细胞色素c。由石英晶体微天平测量的结果计算得,石英晶片上LB膜吸附细胞色素c的量约为42.6ng·cm-1。由于碳纳米管具有高比表面积,紫精是许多有机无机化合物和蛋白质的电子转移媒介,制备的紫精-碳纳米管复合物LB膜可以作为制备传感器或纳米器件等功能性材料的载体。在第二部分工作中,基于碳纳米管较高的比表面积,常被用做载体的特点和双亲紫精-碳纳米管复合物的电化学性质,我们在玻碳电极表面修饰了双亲紫精-碳纳米管复合物,然后在其表面修饰氢酶,制得双亲紫精-碳纳米管/氢酶修饰电极。红外光谱图数据显示,紫精-碳纳米管复合物和氢酶的特征峰位置接近,表明在紫精-碳纳米管复合物/氢酶修饰电极中的紫精-碳纳米管复合物和氢酶分子间未发生化学反应或变化,即紫精-碳纳米管复合物不会使氢酶变性。扫描电镜照片显示紫精-碳纳米管复合物随机的分散在基底表面,氢酶则包覆在紫精-碳纳米管复合物的表面,这样的表面结构为氢酶在电极上发生氧化还原反应提供了非常有利的条件。我们利用循环伏安法测定并分析了修饰电极在不同电解质溶液中的电化学性质及其影响因素。根据紫精-碳纳米管复合物/氢酶修饰电极的循环伏安曲线还原峰电流增加的现象,我们推测这可能是氢酶中[4Fe-4S]2+/1+簇的氧化还原的结果。遗憾的是,由于氢酶的氧化还原电位与紫精非常接近,且紫精-碳纳米管复合物修饰电极本身的氧化还原电流的强度与氢酶相比强度太大,在一定程度上掩盖了氢酶的氧化还原峰,因此没能观察到明显的特征氧化还原电位。在未来的研究中,我们将探索促进氢酶反应活性和电极表面电子的转移速率/效率的方法,希望可以使紫精-碳纳米管复合物/氢酶修饰电极具有良好的响应,为人工生物产氢分子器件、氢气生物传感器和生物燃料电池的研制和开发提供了一定的理论指导和技术支持。