石墨烯及其相关的纳米复合物是当今物理、化学、材料等领域研究的前沿,是各国关注的研究热点。其研究重点包括石墨烯的可控制备、相关性质的研究,在物理、化学、材料等领域的应用等。在电化学领域中,石墨烯由于具有较大的比表面积,良好的导电性能,对一些生物分子具有较高的电催化活性,并且生物相容性较好,是发展电化学生物传感器不可多得的碳纳米材料。　　本论文主要是有目的地将石墨烯及其复合物修饰到电极表面,然后利用电化学方法系统地研究这些石墨烯修饰电极表面电子转移行为以及电催化性能,最后将新型石墨烯修饰电极用于构建生物传感器,检测生物分子,如多巴胺,抗坏血酸,尿酸以及DNA的四个碱基等。另外,结合本实验现有的研究经验和条件,本论文还对开孔富勒烯及其衍生物的电化学还原性质进行了初探。论文主要研究工作如下:　　1、利用十八烷基硫醇在金电极表面通过S-Au共价键形成自组装单层膜(SAM)修饰Au电极,再通过石墨烯与十八烷基硫醇之间强烈的疏水作用使石墨烯吸附于SAM表面,最后成功地制备了石墨烯/SAM修饰金电极,并以Ru(NH3)63+/Ru(NH3)62+为氧化还原探针,利用循环伏安法和电化学阻抗法对此石墨烯修饰电极进行了电化学表征。实验结果表明,石墨烯可以恢复SAM修饰电极表面的电子转移行为,并且石墨烯的吸附显著降低了Au电极表面的界面电容,这有利于痕量物质的检测。本论文还利用扫描电化学显微镜测定了Ru(NH3)63+在石墨烯/SAM修饰金电极表面的表观异相电子转移速率常数,kapp,为6.8×10-2 cm s-1。最后,本论文将这种新型的石墨烯修饰电极应用于DNA四个碱基A、T、G和C的同时电化学氧化检测。　　2、将石墨烯和离子液体1-甲基-3-辛基咪唑六氟磷酸盐(OMimPF6)通过一定比例混合研磨制得黑色凝胶,然后通过涂抹的方法把凝胶修饰到玻碳电极表面,制备得到石墨烯/Omim)PF6凝胶修饰电极,最后成功地利用这种石墨烯修饰电极对多巴胺,抗坏血酸和尿酸进行了同时检测。同时,基于离子液体对多巴胺可能的预富集作用,本论文还利用富集溶出方波伏安法在抗坏血酸和尿酸存在条件下,对低浓度多巴胺进行了定量检测。在优化条件实验下,多巴胺的线性检测范围为0.05～1μM,检测下限为8.0 nM(信噪比为3)。与传统离子液体富集萃取操作相比,本方法操作简单,离子液体用量小且能对DA进行实时检测。　　3、采用四己基铵双三氟甲磺酰亚胺盐离子液体(THA-Tf2N)为支持电解质,甲苯为单一溶剂,在室温下(22±2℃)对开孔富勒烯及其衍生物的电化学性质进行了初探。THA-Tf2N在甲苯中具有很好的溶解性,能够和甲苯完全互溶,并且该体系的电化学还原窗口宽达-3.7 V(相对于Fc+/Fc),因此利用Pt微圆盘电极(直径,25μm)的循环伏安法和微分脉冲伏安法可以清楚地观察到开孔富勒烯的六步电子还原过程。与富勒烯相比,开孔富勒烯更容易得到电子,电化学还原电势更低。实验还发现,开孔处取代基得失电子的强弱对富勒烯衍生物的电化学还原电势具有显著的影响,其中含有拉电子基团的开孔富勒烯比含有推电子基团的开孔富勒烯更易还原。因此,通过改变开孔处取代基的得失电子的能力可以调节富勒烯衍生物的电化学性质,该工作对于基于富勒烯太阳能电池的优化研究具有潜在的应用价值。