功能分子的有序组装是目前界面化学和材料科学领域的重要前沿方向之一。通过分子设计与分子组装技术的不断提高和开拓，可以构造出更加完美、有效的功能化分子组装体系，这种高度有序，结构可控的新型材料以纳米技术为基础，和人们向往的超高密度信息存储、高性能分子电子器件密切相关。二茂铁衍生物由于具有特征的电化学行为，其氧化还原过程为我们考察复杂电化学动力学过程提供了理想的模型体系。通过分子设计将其引入自组装单分子膜体系，考察其电子转移过程以及和膜结构的对应关系，同时为更深层次的分子设计和功能组装反馈信息，是一个基础性和应用性并举的、具有双重意义的前沿性课题。 1．金表面致密二茂铁硫醇自组装单分子膜的电化学行为。 分子自组装膜具有高度稳定性和有序性，是在分子水平上研究表面和界面现象的典型体系。长链硫醇在金表面形成的自组装单分子膜是目前研究最为广泛的体系。本文利用自组装膜的特点，通过分子设计将二茂铁基团引入到自组装膜中，可以制备具有电化学活性的修饰层，作为考察复杂电化学动力学的理想模型。通过研究电子转移与膜结构的对应关系，为更深层次的分子设计和功能组装提供指导。在以往的研究中，为了避免电活性基团之间的相互作用，倾向于简化界面模型，选择具有外球反应的简单可逆体系，同时采用混合组装的技术，使电活性基团相对分散，从而忽略分子间的相互作用。但是分子器件的应用又要求电活性基团尽可能紧密地排列组装，形成致密的自组装膜，这就需要深入研究电活性物质之间的相互作用对电化学行为的影响。本文合成了11-二茂铁基十一烷基-1-硫醇(HS—(CH2)11-Fc)，利用分子自组装技术在金电极表面构筑有序单分子膜，研究它的电化学行为，并进一步探究其电子传递的特点与自组装膜表面覆盖度之间的联系。提出了一种新的电子传递的模型，为进一步的理论研究提供参考。 2．Nb2O5多孔材料制备过氧化氢生物传感器。 将Nb2O5多孔材料应用于新型生物传感器的制备。纳米级Nb2O5多孔材料呈现多孔状，孔径在2-3nm范围内，有很大的比表面积；良好的生物相容性；易于组装。Nb2O5多孔材料表面在温和条件下以物理吸附的方法固定辣根过氧化酶(HRP)，以亚甲蓝(MB)为电催化介质，构建一个过氧化氢生物传感器。在HRP固定的过程中，酶保持了良好的生物分子结构。通过研究pH值，电位，温度等因素对这种新型的生物传感器电化学响应的影响，该生物传感器对过氧化氢显示出较快的安培响应及良好的稳定性，有很高的灵敏度，在很宽的浓度范围内呈现线性的电化学响应。该传感器Michaelis—Menten常数为1.5 mM，说明HRP在该Nb2O5多孔材料上显示了良好的生物活性。