电化学设备的应用开始于20世纪50年代末,在今天看来已经无处不在的运算放大器——一种控制化学实验中电流和电位的设备——在当时还是新生事物。电化学理论的发展起始于20世纪60年代左右,当时,人们通过描述电流通过反应物时发生的变化,来获得其相应的物理化学性质。随后,循环伏安法很快成为了电化学分析方法的主流,借助其不同电位范围的三角波电位扫描以及不同的扫描速率,研究人员开始了对诸如传质现象、电化学反应以及电化学反应的可逆性等问题的探讨。对当今电化学的研究而言,纳米尺度的电化学研究为我们提供了很多传统电化学方法无法涉及的信息。例如:纳米材料(金属/半导体粒子)有着独特的物理、化学性质,因而可以被用来做成新一代的电化学材料;而使用纳米电极,可以进行超快速电子传递动力学性质的探讨;此外,将纳米尺度的电极作为探针可以获得电极/溶液界面独特的传质性质。论文包括了如下章节:第一章:金纳米电极的简介、COMSOL有限元模拟、数据拟合、首次碰撞时间检测生物大分子的相关介绍。第二章:通过激光拉制的方法获得金纳米盘电极及金纳米线电极,使用二茂铁溶液表征了多种尺寸的金纳米盘电极及金纳米线电极,并通过有限元模拟加以验证,最后,通过Butler-Volmer方程,我们拟合获得了纳米电极表面传质速率的相关参数。第三章:在金纳米盘电极的基础上,我们通过刻蚀得到了金纳米孔电极,利用制得的金纳米孔电极我们探究了其对于溶液中生物大分子的电化学响应,并通过模拟软件证实了其首次碰撞时间的分布。第四章:我们将制得的金纳米盘电极应用到了爆炸物三硝基甲苯(TNT)分子的检测上,通过金硫共价键把对氨基苯硫酚接在了金纳米盘电极的表面,提高了对TNT分子检测的灵敏度,又将制得的金纳米盘电极用于记录、观察其对铁蛋白分子的响应,最后通过计算机模拟证实了生物分子落在电极表面时的边缘效应。第五章:我们通过在修饰了石墨烯的玻碳电极表面修饰铂钯合金纳米粒子,获得了其对于甲醇及草酸的电化学响应,通过时间电流曲线证明了这种结构的抗中毒性质,以及对于甲醇催化氧化良好的电化学活性。