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多吡啶钌(Ⅱ)配合物具有良好的电化学性质、独特的光物理活性和分子识别功能，已被应用于DNA分子光开关、生物传感器等领域。本论文选择了两种多吡啶钌(Ⅱ)配合物[Ru(bpy)3]2+和[Ru(bpy)2(tatp)]2+(bpy=2，2-联吡啶，tatp=1，4，8，9-四氮三联苯)作为研究对象，运用电子吸收光谱、稳态和暂态荧光光谱、荧光显微镜、扫描电子显微镜等方法研究了这两种钌(Ⅱ)配合物与DNA形成复合膜的发光性能及Cu2+和EDTA的调制作用;通过循环伏安法、微分脉冲伏安法和计时库仑法研究了这两种配合物在铟锡氧化物(ITO)电极上的电化学行为及其DNA、Cu(Ⅱ)离子、组氨酸(His)和色氨酸(Trp)对其电化学性能的影响，得到了以下实验结果: 1.基于DNA与[Ru(bpy)3]2+及Cu2+间的静电作用，用自铸膜法在ITO上制备了橙红色[Ru(bpy)3]2+-DNA-Cu2+复合膜，并应用稳态和暂态荧光光谱、紫外可见光谱、荧光显微镜和扫描电镜对复合膜进行了表征和DNA介导的光诱导电子转移(PET)研究。当[Ru(bpy)3]2+-DNA-Cu2+复合膜(摩尔比为10∶20∶1)呈现了明显的吸收特征峰(450 nm)和发射峰(λem=595 nm)，发光呈单指数衰减，发光寿命为188.6 ns，Cu2+通过DNA介导PET机制淬灭[Ru(bpy)3]2+发光，淬灭常数为6.94×103L·mol-1，淬灭速率常数为3.80×1010 L·mol-1·s-1;复合膜中Cu2+摩尔比(10倍)的增大使发射峰蓝移了11nm，吸收和发射强度衰减至消失，Cu2+通过静态淬灭机制削弱[Ru(bpy)3]2+发光。此外，对比于溶液和复合膜中Cu2+对[Ru(bpy)2(tatp)]2+-DNA的发光调控，Cu2+仅能基于静电作用淬灭复合膜中[Ru(bpy)3]2+的发光。 2.应用伏安法、可见光辐射法和荧光光谱法等方法研究了在ITO电极上[Ru(bpy)2(tatp)]2+对DNA的电催化氧化及与Cu(Ⅱ)离子间光伏效应的促进作用。结果表明，[Ru(bpy)2(tatp)]2+在ITO电极上呈现一对归属为Ru(Ⅲ)/Ru(Ⅱ)反应的可逆氧化还原峰，其能通过均相电催化反应机理催化氧化DNA。可见光辐射能激发嵌入到DNA上的[Ru(bpy)2(tatp)]2+生成激发态[Ru(bpy)2(tatp)]2+·，使得与键合到DNA上Cu(Ⅱ)形成光电压，促进了DNA的电催化氧化。在[Ru(bpy)2(tatp)]2+和Cu2+双键合剂的光电催化下，DNA的氧化电流在0.01～0.1 mmol·L-1区间随浓度增大而线性地增大，相关系数为0.992，灵敏度为0.112 mA/(mmol·L-1)，与无光辐射的相比明显增大。该研究不仅有助于理解双金属键合剂和光辐射对DNA的光电催化氧化作用，而且为DNA电化学传感器的构建提供了强有力的依据。 3.通过连续微分脉冲伏安法将具有氧化还原活性的[Ru(bpy)2(tatp)]2+、L-His和单壁碳纳米管(SWCNTs)电化学共组装到ITO电极表面。与L-Trp、L-酪氨酸(Tyr)和L-苯丙氨酸(Phe)等具有杂环的氨基酸不同，His能促进[Ru(bpy)2(tatp)]2+和SWCNTs电化学共组装。[Ru(bpy)2(tatp)]2+-His-SWCNTs复合膜在0.692 V(vs.Ag/AgCl)处有一对归属于Ru(Ⅲ)/Ru(Ⅱ)反应的氧化还原峰，电子转移速率常数为2.61 s-1。在协同电化学共沉积的基础上，我们进一步提出了His传感器，在0.0013～0.13 mmol·L-1浓度区间内有良好的线性响应，信噪比(S/N)为3，检测限为1.3μmol·L-1，灵敏度不小于216.7μA/(mmol·L-1)。本研究提出了直接在电极表面同时引入氧化还原介质和CNTs并应用于选择性检测His的新方法。 4.基于Trp的电氧化及与[Ru(bpy)2(tatp)]2+和SWCNTs间的协同作用，成功地应用一步电化学共组装法将具有氧化还原活性的三元复合物组装到ITO电极上。在恒电位共组装的过程中，Trp氧化形成富含π电子的中间体和SWCNTs作用，促进了[Ru(bpy)2(tatp)]2+在ITO电极上的共沉积，形成了[Ru(bpy)2(tatp)]2+-Trp-SWCNTs复合膜。所组装的复合膜在0.705 V(vs.Ag/AgCl，0.05 mol·L-1 NaCl)处出现一对明显的氧化还原峰，归属于Ru(Ⅲ)/Ru(Ⅱ)为活性中心的氧化还原反应，条件电位下电极反应的速率常数为8.17 s-1。基于[Ru(bpy)2(tatp)]2+、Trp和SWCNTs在ITO电极上的共组装，通过计时库仑法和伏安法均可以实现Trp的电化学检测，线性响应区间为0.1～50μmol·L-1，检测限为0.1μmol·L-1(S/N=3）,相对标准偏差为5.1％(n=3）。