当电纺纳米纤维与贵金属纳米颗粒、半导体纳米晶、石墨烯、碳纳米管、发光碳点、无机量子点等纳米晶材料相遇时,所得到的功能性复合纤维在传感、催化、生物医学、柔性电子器件等领域受到广泛的关注。其中,在环境分析和生化分析领域,纳米晶/复合电纺纤维因具有比表面积大、孔隙率高、均一性好、长径比大、三维网状结构等固有的特点可作为优良的膜催化剂和固相膜传感应用于污染物的催化还原和生化传感方面。然而,功能化的纳米晶/电纺纤维的制备及在环境污染物的协同催化和生化传感的应用方面仍然存在一定的挑战。首先,多种纳米晶掺杂的电纺纤维用于污染物催化还原的研究很少,纤维内不同组分纳米晶之间协同催化性能和机理研究的考察更是鲜有报道。其次,就复合电纺纤维的制备而言,以高分子聚合物为主体的电纺纤维,其表面丰富的官能团好比是把“金钥匙”,有利于开启新的方法实现纳米晶、传感单元、靶物识别位点等在纤维表面修饰和组装,但是,大多数研究往往忽略了这一重要的优势。再者,纳米晶在电纺纤维表面的组装和修饰,还可以解决纳米晶掺杂型电纺纤维因纳米晶被包埋于纤维内部,造成纳米晶低的利用率问题,最终解决其在生化传感中:灵敏度低、选择性差、重现性不好、稳定性差等问题。为此,本论文在借鉴前人工作的基础上,针对纳米晶/电纺复合纤维的制备及其在协同催化和生化传感方面存在的问题,开展了如下的研究工作:1.Cu_2-x-x Se纳米颗粒和rGO在电纺纤维内的协同效应用于催化还原对硝基苯酚。在这个工作中,我们以PVP电纺纳米纤维作为载体,将具有铜缺陷结构的、非计量型的Cu_2-xSe纳米颗粒（NPs）和氧化石墨烯（GO）掺杂到纤维内,形成Cu_2-xSe NPs/GO/PVP复合电纺纤维。纤维经过热处理的过程后,极易吸潮的PVP聚合电纺纤维被固化,提高了复合纤维在水溶液中的稳定性。不仅如此,纤维中的GO在高温下受热也转变成还原型GO（rGO）,最终获得Cu_2-xSe NPs/rGO/PVP复合电纺纤维。在NaBH₄存在的条件下,Cu_2-xSe NPs/rGO/PVP复合电纺纤维对环境污染物4-硝基苯酚（4-NP）具有良好的催化还原活性。良好的催化还原活性主要来自于电纺纤维内Cu_2-xSe NPs和rGO的协同效应:加速了电子转移效率、降低了4-NP还原反应的活化能以及电纺复合纤维大的表面积为反应提供足够的反应空间。此外,Cu_2-xSe NPs/rGO/PVP复合电纺纤维因热处理固化后,表现出了良好的水稳定性、膜液分离和循环使用的能力。该工作不仅提供了一种简单有效的方法将半导体材料直接掺杂到聚合物电纺纤维内,还为研究电纺纤维这一平台内各组分纳米晶之间的协同效应提供了基础,同时,也为更多的纳米晶掺杂型的复合电纺纤维的设计和应用提供更多的机遇。2.基于静电组装法制备AgNPs/电纺纤维膜及构建SERS基的宽范围的pH传感。表面增强拉曼技术在生化分析中具有极好的应用前景。其中,包括AgNPs在内的贵金属纳米颗粒因具有良好的局域表面等离子共振（LSPR）的性质,常被用作SERS基底。然而,均相的AgNPs基底因在酸性条件、生物样品或强离子浓度溶液中极易发生严重的聚集,将产生重现性较差的SERS信号,限制了SERS在生化传感方面的应用,如:pH传感。在这部分工作中,我们以静电作用作为一种驱动力,将带负电的AgNPs组装到正电性的PEI/PVA电纺纳米纤维表面,并将其用作高灵敏、高重现性的SERS基底,Raman增强因子高达10⁷¹0⁸。当以p-ATP作为拉曼探针时,因其b₂模式振动带对pH具有灵敏的响应性能,故与AgNPs/PEI/PVA电纺纤维结合时,可构建良好性能的SERS基的pH传感。其中,p-ATP的b₂模式振动带SERS信号的改变在pH 2.56到11.20的条件下成一定的线性关系。此外,考虑到人体尿液的pH的酸碱状态可以反映个体的健康状态,我们还将此SERS基的pH传感应用于测定尿液的pH。该工作不仅呈现了一种直接、方便和普适性的方法在电纺纤维表面组装贵金属纳米颗粒,并且,电纺纤维膜作为固相的柔性SERS基底为其他更多的分析检测提供了有价值的途径。3.基于表面功能化的量子点/电纺纤维构建网状荧光适配体传感平台用于检测生物标志物。膜基的荧光传感平台在化学/生物分析领域是一种简单的、有前途的即时检测方法。然而,已用于癌症标志物检测的荧光传感膜仍存有一定问题:不满意的灵敏度和选择性、探针被包埋到纤维膜基体内造成探针低利用率以及单调的膜结构设计。为此,本部分,我们将表面化学、生物嫁接策略与静电纺丝技术有效的结合,把链霉亲和素标记的量子点（QDs）表面组装于生物素化的电纺纤维表面,制备了量子点点亮的电纺纤维。在荧光电纺纤维上继续修饰上生物素修饰的DNA适配体,最终形成了特异识别生物标志物蛋白的适配体荧光纳米纤维膜。我们以前列腺癌抗原（PSA）为标志物,适配体荧光纳米纤维膜捕获PSA后,剩余的DNA适配体与另一段互补DNA功能化的AuNPs复合物杂交,利用AuNPs与QDs之间发生的金属表面能量转移引起荧光信号的改变,构建了高灵敏、高特异性检测PSA的电纺纤维膜传感平台,PSA的检测限高达0.46 pg/mL,该方法并应用于临床血清的检测。为此,将表面嫁接技术与先进的网状电纺纳米纤维结合,所得到的传感平台有望被用于其他生物标志物的分析检测。4.基于固相比率荧光电纺纤维膜构建一种Cu²⁺介导的色度免疫分析方法。在生物医学检测领域,对疾病标志物灵敏、特异、可视化和便捷检测需求的日益剧增,电纺纳米纤维膜因大的比表面积、网状结构、易制备、易功能化和价廉的优势受到了巨大的研究热潮。在该部分,我们将碳点（CDs）、量子点（QDs）分别直接掺杂和静电组装于电纺纤维的内部和表面,制备了一种比率型的双发射的QDs/CDs荧光膜。由于CDs和QDs之间的荧光共振能量转移（FRET）过程及Cu²⁺对QDs荧光的特异性猝灭,产生比率型荧光信号,可以用于高灵敏、特异和可视化地检测Cu²⁺。接着,结合三明治夹心结构的免疫反应,CuO NPs标记的抗体可以被免疫反应的工作区域捕获。在酸性的条件下,CuO NPs将被溶解释放大量的Cu²⁺,根据生物标志物蛋白浓度的不同,释放出Cu²⁺的量也不同,为此可以利用双发射QDs/CDs电纺纤维膜通过检测Cu²⁺间接地反映生物标志物蛋白的含量。如此一来,基于双发射电纺纳米纤维产生的比率荧光信号和Cu²⁺介导的信号放大策略的优势,我们使用该方法高灵敏、高特异性地、可视化地检测了甲胎蛋白（AFP）,检测限为:8.3 pg/mL。该研究可作为有前景的候选策略为其他的临床诊断和即时检测提供更有价值的思路。总之,本论文通过直接掺杂和表面组装技术,制备了多种纳米晶/电纺复合纤维。研究了双组分半导体纳米晶在电纺纤维中的协同效应,并利用高效的协同效应实现了环境中难降解的硝基类芳香化合物——4-NP的催化还原。另外,纳米晶在电纺纤维从内到外表面组装,获得了高灵敏、高选择性和便捷式的纳米晶/电纺纤维传感膜,并应用于生化传感。本论文将为纳米晶/电纺复合纤维的制备提供充分的实验依据和崭新的思路,并将拓展更多的功能性纳米晶/电纺复合纤维在环境分析和生化传感中的应用。