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本文对石墨烯在泪液溶解氧和超氧阴离子生物传感器中的应用进行了研究。本研究分为三个部分： 第一部分：氮和磷共掺杂石墨烯N,P-CMP-1000在泪液溶解氧电化学传感器中的应用。 目的：通过高温碳化法制备得到具有微孔纳米片层结构和极高比表面积的共掺杂石墨烯N,P-CMP-1000，研究N,P-CMP-1000的电催化氧气还原反应（ORR）和氧气析出反应（OER）及超级电容器（SC）等性能，将N,P-CMP-1000用于构建泪液溶解氧电化学传感器、产氧和储能等装置。 方法：⑴以商业化的单体化合物为起始原料，通过简单的一步溶液法制备得到含氮的共轭多孔高分子化合物 CMP，进一步的高温碳化处理得到氮掺杂的石墨烯N-CMP-900。另外，通过在CMP引入含磷的前驱体植酸，同样的高温碳化制备得到氮和磷共掺杂石墨烯N,P-CMP-900和N,P-CMP-1000。⑵通过傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）和X射线光电子能谱（XPS）等技术手段表征材料的化学组成和结构。⑶通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、比表面积和孔径分析等技术手段表征材料的形貌与结构。⑷通过循环伏安法（CV）、线性扫描伏安法（LSV）、电化学阻抗谱（EIS）和旋转圆盘电极（RDE和RDDE）等技术手段测试材料电催化氧气还原反应（ORR）和氧气析出反应（OER）的活性、检测溶解氧和超级电容器（SC）的性能。 结果：①傅里叶红外光谱（FTIR）中特征官能团红外吸收峰的消失（-C=O和-NH2）与出现（-C=N-）证明高分子化合物CMP的成功制备；X射线衍射（XRD）和拉曼光谱（Raman）结果表明CMP和CMP/植酸复合物高温碳化后制备得到石墨烯结构；X射线光电子能谱（XPS）和TEM的元素面扫描结果表明N或者N， P原子被均匀的掺杂到石墨烯的碳骨架中。②透射电子显微镜（TEM）结果显示该方法制备得到的材料具有纳米片层结构，而物理吸附和孔径分布测试结果表明N和P共掺杂的石墨烯具有微孔结构。③循环伏安法（CV）、线性扫描伏安法（LSV）和电化学阻抗谱（EIS）以及旋转圆盘电极（RDE和RDDE）等电化学测试结果表明共掺杂的N,P-CMP-1000在碱性和中性条件下呈现出优异的电催化氧气还原反应（ORR）性能，与商业化Pt/C的催化性能相近。④在中性条件下，基于N,P-CMP-1000的溶解氧电化学传感器检测PBS中溶解氧的浓度时，检测的线性范围为0～16.65 mg L-1和灵敏度为1.908μAmg-1L或者27.257μAmg-1L cm-2。⑤线性扫描伏安法（LSV）测试结果表明N,P-CMP-1000电极在1.28 V电位处达到10 mA cm-2的阳极氧化电流密度，分别为该电位下rGO电极和玻碳电极电流密度的2倍和126倍。⑥循环伏安法（CV）测试结果表明 N,P-CMP-1000电极在较宽的扫速范围内（10-200 mV s-1），CV曲线保持对称的矩形形状；在1 A g-1的充放电速度下， N,P-CMP-1000的电容值高达363 F g-1。 结论：通过高温碳化CMP制备得到具有微孔纳米片层结构和极高比表面积（1385 m2 g-1）的共掺杂石墨烯N,P-CMP-1000，电化学测试结果表明N,P-CMP-1000电极呈现出优异的电催化氧气还原反应（ORR）、氧气析出反应（OER）和超级电容器（SC）等性能。基于N,P-CMP-1000优异的电催化ORR活性，本研究首次实现以掺杂石墨烯作为溶解氧无酶电化学传感器的活性电极材料，由此构建的泪液溶解氧生物传感器具有优异的检测性能，与商业化溶解氧分析仪的性能相比拟。同时，基于N,P-CMP-1000良好的电催化氧气析出反应（OER）和超级电容器（SC）性能，能够将其用于原位产氧和安全高效储能装置。 第二部分：基于仿生酶Mn3(PO4)2的功能化石墨烯在超氧阴离子电化学传感器中的应用 目的：通过一锅法合成Mn3(PO4)2@rGO复合物，研究其电化学活性面积和氧化还原峰电流等电化学性能，进一步探索Mn3(PO4)2@rGO催化超氧阴离子（O2·-）发生歧化反应的仿生酶特性，将Mn3(PO4)2@rGO复合物用于构建高效的O2·-电化学传感器。 方法：⑴通过一锅法合成磷酸锰/石墨烯复合物（Mn3(PO4)2@rGO），即利用氧化石墨烯（ GO）表面负离子基团（-O-和-CO2-）吸附锰离子（ Mn2+），原位合成Mn3(PO4)2@GO复合物，在水合肼的还原下，一锅法制备得到 Mn3(PO4)2@rGO复合物。⑵拉曼光谱（Raman）和X射线衍射（XRD）用于表征Mn3(PO4)2@rGO中的石墨烯结构；扫描电子显微镜（SEM）和 X射线能量分散谱（EDS）用于表征Mn3(PO4)2@rGO片层结构和化学组成。⑶循环伏安法（CV）和安培滴定法被用于测试基于Mn3(PO4)2@rGO的O2·-电化学传感器的性能。 结果：①Mn3(PO4)2@rGO的拉曼光谱（Raman）呈现石墨烯的两个特征峰，即D峰（1360 cm-1）和G峰（1600 cm-1）；X射线衍射（XRD）结果显现石墨烯的两个特征衍射峰C(002)和C(101)，Raman和XRD的结果均证明石墨烯的成功合成。Mn3(PO4)2@rGO的扫描电子显微镜（SEM）图清晰显示石墨烯的片层结构， Mn3(PO4)2纳米颗粒分散于石墨烯片层上；X射线能量分散谱（EDS）结果表明（C）、氧（O）、锰（Mn）和磷（P）等四种元素均匀分布其中，证明 Mn3(PO4)2@rGO复合物的成功制备。②CV测试表明0.5X Mn3(PO4)2@rGO电极具有最大的CV积分面积和氧化还原峰电流；基于0.5X Mn3(PO4)2@rGO的电化学传感器在检测O2·-时，线性范围为8.4 nM～4.4μM，灵敏度为12.42μAμM-1，检测限为3.8 nM。 结论：通过简单的一锅法制备得到Mn3(PO4)2@rGO复合物，首次实现以具有高比表面积和优异导电性能的石墨烯作为O2·-电化学传感器的导电基底。基于最优比例0.5X Mn3(PO4)2@rGO复合物的O2·-电化学传感器呈现出优异的检测O2·-性能，检测的线性范围宽，灵敏度高和检测限低。 第三部分：接触镜式超氧阴离子生物传感器在眼部的生物相容性评价。 目的：以视网膜电生理（ERG）检测的角膜接触镜式电极为基底，在金环电极上滴涂石墨烯材料，由此构建基于Mn3(PO4)2@rGO的O2·-传感器简易模型，并考察该传感器的生物相容性。 方法：⑴CCK-8毒性实验和角膜上皮细胞的活死双染实验用于考察Mn3(PO4)2@rGO材料浸取液对角膜上皮细胞产生的毒害作用。⑵兔眼佩戴接触镜式O2·-传感器15 min后，测量其眼内压（IOP）变化，并进行裂隙灯和前节OCT检查以及角膜切片的病理学观察，考察佩戴过程对角膜等眼表组织结构和形态的影响。 结果：①CCK-8细胞毒性实验结果显示，不同时间的浸取液均未表现出明显的细胞毒性，角膜上皮细胞保持＞95％的存活率。活死双染实验结果表明Mn3(PO4)2@rGO材料浸取液未对角膜上皮细胞产生明显的毒害作用。②实验结果表明接触镜式 O2·-传感器的佩戴过程未引起兔眼眼内压的明显变化，裂隙灯和前节OCT的检查以及角膜切片的病理学观察结果均表明佩戴过程未对兔眼角膜和结膜等眼表组织造成任何物理性和病理性损伤。 结论：以ERG角膜接触镜式电极为基底，通过简单的滴涂方法构建了基于Mn3(PO4)2@rGO的接触镜式 O2·-电化学生物传感器简易模型。作为活性电极材料的Mn3(PO4)2@rGO无明显的细胞毒性，由此构建的传感器模型具有良好的生物相容性，对兔眼安全无毒，因此，有望将该传感器用于人眼泪液中O2·-浓度的实时在体检测。