光化学传感器由于具有实时监测而不需要复杂昂贵的仪器而备受人们的关注。其中,比色传感可以通过肉眼观察实现重金属离子的检测而更加受到人们的极大的兴趣,具有非常广阔的发展的空间。众所周知,诸如滤纸、棉花、布的纤维素材料是世界上最廉价和最易获取的有机原材料。纤维素是一种复杂的多糖,由大量的葡萄糖残基通过β-1,4-糖苷键连接而成,聚合物链通过大量的氢键作用自组装成无规复杂,具有三维网络的层次结构,其表面和内部富含大量的羟基。因此,用天然纤维素物质作为载体和模版来制备金属离子传感器是一个非常好的选择。本论文以天然纤维素为基底或模板,通过表面溶胶-凝胶法在其表面修饰上二氧化硅超薄膜以活化纤维素为进一步功能化修饰提供便利,然后通过自组装的方法组装上染料分子制备出了重金属离子(Cd2+,Cu2+)比色传感器；或通过煅烧的方法把滤纸模板除去,然后通过低温镁热还原的方法制备出具有滤纸的层次结构的硅材料,并进行了电化学表征,为了改善其电化学性质,把银纳米颗粒引入到硅材料上,制备出了具有更好的电化学性质的银修饰的硅材料。主要的研究内容和结论如下：1.基于天然纤维素物质的重金属Cd2+比色传感器的制备及性能研究。我们以天然纤维素物质(普通的商业定量滤纸)为基底,设计并制备出了一种可以循环使用的用于检测水溶液中金属Cd2+的比色传感器。首先,通过表面溶胶一凝胶法在滤纸纳米纤维表面沉积二氧化硅超薄膜,然后,通过自组装的方法把TMAC (甲氧基硅基丙基-N,N,N-三甲基氯化铵)组装到二氧化硅超薄膜表面,最后,把三PAR(4-吡啶偶氮间二苯酚)染料通过氢键作用固定到TMAC的表面从而制备出传感器材料。这种金属镉离子Cd2+比色传感器具有很好的灵敏性和选择性,一旦接触浓度较高的Cd2+溶液,传感器的颜色会立刻由黄色变为紫色,肉眼检测限为5μM。对该传感器的重复利用性也进行了研究,通过用EDTA溶液处理已经浸入金属Cd2+溶液的传感器材料可以实现对传感器材料的反复使用。2.基于天然纤维素物质的重金属Cu2+比色传感器的制备及性能研究。首先以罗丹明B,三(氨乙基)胺为原料合成了RHB-tren,接着以RHB-tren和三乙氧基硅丙基异氰酸酯为原料合成了罗丹明类衍生物RHB-tren-NCO,研究了该化合物在乙腈溶液中对金属铜离子的检测,罗丹明类化合物RHB-tren-NCO的乙腈溶液的颜色为无色,加入较高浓度的铜离子后,溶液的颜色会由无色变为粉红色。其他金属离子并没有引起明显的颜色变化。说明该化合物的对铜离子有很好的选择性。通过自组装的方法将其组装到二氧化硅修饰的滤纸上并进行了初步性能研究。3.镁热还原二氧化硅及电化学性能研究。以滤纸纤维素为模板,通过表面溶胶-凝胶法在滤纸表面修饰上超薄二氧化硅膜,然后通过煅烧除去滤纸模板得到了具有滤纸层次结构的二氧化硅材料,接着再经过低温镁热还原制备出了具有滤纸层次结构的硅材料,随后为了改善硅材料的性能,把Ag纳米颗粒引入其内,制备出了银纳米颗粒修饰的硅材料,并对硅及银修饰的硅材料进行了电化学性能测试。引入Ag纳米颗粒后的硅材料的电容比纯的硅材料增大近一倍,并且随着Ag含量的增加,材料的电容是不断增大的。