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铈钛基纳米材料因其表面的大量结合缺陷以及两种氧化态转换而在生物传感及催化氧化领域受到广泛关注。此外,铈钛基纳米材料优异的生物相容性、光化学稳定性,在电化学及光谱检测方面具有巨大的应用潜力。本论文提出了一系列新型的铈钛基纳米材料的制备方法并成功应用于端粒酶及金属离子的分析检测。主要研究内容如下:1、提出一种新型多孔氧化铈-氧化钛复合纳米棒(CeO2-TiO2NRs)制备方法,并首次基于DNA结构的两面性(一面为碱基,一面为磷酸基团)与纳米材料之间的相互作用构建了端粒酶活性检测的电化学传感器。当体系中存在活性端粒酶时,端粒酶的引物DNA能够在脱氧核苷酸三磷酸(dNTPs)的底物溶液中持续延伸单链,该延伸DNA可与含有互补碱基的发夹DNA杂交形成双链。而核酸外切酶Ⅲ(Exo Ⅲ)识别剪切杂交双链启动循环扩增,释放出大量富含腺嘌呤的DNA短链(polyA-DNA),进一步通过腺嘌呤与金之间的相互作用而修饰金电极(AuE),同时,polyA-DNA上的磷酸基团还可吸附CeO2-TiO2NRs组装到AuE上,制成夹心结构的CeO2-TiO2NRs/DNA/AuE传感器,基于电极表面的强大静电排斥作用输出铁氰根/亚铁氰根氧化还原电对[Fe(CN)6]3-/4-的电化学信号,实现对癌细胞提取物中的端粒酶活性的免标记检测。2、提出一种基于牺牲模板法制备铈基金属有机框架(CeO2NRs-MOF)的方法,并用于构建比色方法高灵敏检测六价铬。以具有模拟酶活性的二氧化铈纳米棒(CeO2NRs)为模板提供铈离子作为金属中心,在加入有机配体对苯二甲酸后引发金属有机框架在CeO2NRs表面的成核生长,并同时保留了 CeO2NRs的棒状形态。制备的CeO2NRs-MOF 比其他铈基纳米材料具有更强的氧化酶活性,可氧化底物3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)变为蓝色,同时CeO2NRs-MOF可选择性吸附重金属六价铬离子(Cr(Ⅵ))将其还原成毒性较低的三价态。Cr(Ⅵ)代替常见的过氧化氢和TMB形成氧化还原循环,随着加入体系中的Cr(Ⅵ)浓度增加,更多的TMB被氧化,可视地蓝色逐渐加深,位于650 nm处的紫外可见吸收峰强线性增强,从而构建比色平台高效快速地检测环境水样中的Cr(Ⅵ)。3、提出一种基于钛基金属有机框架(Ti-MOF)在紫外光照下具有类氧化酶活性和Cu2+对Ti-MOF类氧化酶活性的抑制作用,构建Turn-off模式检测Cu2+浓度的新方法。在光激发下,以钛酸四丁酯为原料提供钛离子作为金属中心,2-氨基对苯二甲酸作为有机配体制备的Ti-MOF发生电子空穴分离,促进了四价钛(Ti4+)的还原和活性氧的生成,进而催化氧化TMB显色。对比实验表明,Cu2+掺杂制备的Ti-MOF(Cu2+-Ti-MOF)中Cu2+促进光响应纳米酶活性的作用机制不同于未掺杂的Ti-MOF,当Ti-MOF/TMB混合溶液中加入可成为“电子陷阱”的Cu2+时,Cu2+可捕获溶液中的光生电子使TMB氧化程度减弱。随着Cu2+浓度的增加,TMB颜色由深蓝逐渐变浅,TMB氧化产物在652 nm处的紫外特征吸收峰线性减弱。基于Ti-MOF/TMB光照体系构建了 Cu2+检测的比色平台,在实际分析中具有广阔的应用前景。