作为一类新型的非水电解质,离子液体具有一系列独特的电化学特性：较高的离子电导率、宽的电势窗口,热稳定、电化学稳定性好,通过对阴阳离子的设计可调节其性质以适应不同研究体系的需要,可以和碳粉、纳米粒子等混合形成凝胶。以离子液体为非水介质,研究蛋白质的直接电化学和电催化行为,可以构建新型的非水相生物传感器。研究以导电性能好的离子液体代替石蜡油做碳糊电极的粘附剂,可以增强碳糊电极的响应性能,扩展其应用范围。以离子液体代替传统的非水电解质作有机溶剂的支持电解质,可以增加溶液的电化学窗口,增大一些带电底物的溶解度,扩展有机溶剂中电分析的应用范围。从多方面研究以绿色的离子液体替代传统的有机溶剂对于环境的保护具有很重要的意义。本文的要内容包括以下四个方面： (1)合成N,N-二烷基取代的咪唑阳离子和四氟硼酸阴离子(BF4-)、六氟磷酸阴离子(PF6-)组成的对水和空气稳定的室温离子液体,采用元素分析法、氢核磁共振谱(1HNMR)和碳核磁共振谱(13C NMR)对其结构和性能进行表征；用标准Karl-Fisher滴定法测得离子液体中残留的水含量；选择具有较好的生物亲和性、能较好地溶解某些生物小分子、较宽的电位窗口等性质的离子液体以满足电化学研究的要求。 (2)利用壳聚糖有机水凝胶将血红素蛋白质固定在玻碳电极表面,制备了性能稳定的血红素蛋白质-壳聚糖膜修饰玻碳电极。紫外-可见吸收光谱和傅立叶变换红外光谱证实固定在壳聚糖膜内的蛋白质能保持其原始构象。原子力显微镜成像显示蛋白质、壳聚糖、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)之间存在着相互作用。利用循环伏安法、方波伏安法研究了固定在电极上蛋白质的直接电化学及电催化行为,计算了氧化还原过程中的热力学和动力学参数。在不加水的亲水性[bmim][BF4]中,血红素蛋白质能有效地与电极之间进行电子传递,并且该过程为表面控制的准可逆电化学过程。此类传感器对过氧化氢(H2O2)表现出很好的电催化还原活性,表明壳聚糖膜固定的血红素蛋白质在丁基甲基咪唑四氟硼酸盐([bmim][BF4])中仍能保持其生物电催化活性。 (3)利用疏水性丁基甲基咪唑六氟磷酸盐([bmim][PF6])和石蜡油的混合物作粘附剂,将碳粉和血红素蛋白质分散在粘附剂中均匀混合呈糊状,填充入中空的电极中制备稳定的碳糊电极。扫描电子显微镜显示离子液体与碳粉和石蜡油之间存在着相互作用,随着离子液体的加入,碳和石蜡油之间的空隙被导电性的离子液体填充。采用安培i-t曲线研究了此生物传感器对H2O2的电催化还原过程,计算了一些电催化参数值。 (4)以[bmim][PF6]为非水支持电解质,采用循环伏安、控制电位电解和计时库仑等多种电化学技术详细地研究了DMF中胆红素在裸玻碳电极上的电化学行为。研究表明DMF中胆红素的氧化为一个扩散控制的不可逆过程。采用计时库仑法计算了胆红素在DMF中的扩散系数和电极表面的覆盖量。用紫外-可见光谱法检测了恒电位电解所产生的氧化产物。证实在所用的DMF中,存在着两种不同状态的胆红素。首次同时实现了同一种溶剂中不同状态的胆红素的电化学氧化过程,并初步探讨了各种不同状态的胆红素的电化学氧化机理。