随着全球人口的快速增长,粮食的生产和安全储存成为国际各界共同面临和关注的重大问题之一。在一些类型的储粮开始变质时,会产生大量的腐生和致病丝状真菌——黄曲霉菌,黄曲霉菌在新陈代谢的过程中会产生活性氧氮等生物小分子,一氧化氮是其中较为典型的一种,故可以利用实时监测一氧化氮的浓度变化来评估粮食的储藏状态。然而,一氧化氮（NO）容易被快速氧化,生物半衰期短（6 s）,而粮食变质初期NO的浓度很低,这使通过实时监测NO评估储粮安全非常困难。电化学传感器由于其具有低成本,简单,可快速分析,易于小型化和高灵敏度等优点,逐渐成为备受关注的生化分析方法之一。这也为实现复杂生物系统中低浓度NO的实时原位检测提供了可能,但要实现低浓度NO的高效灵敏检测,对电化学传感器的电极修饰材料也提出了更高的要求。本文在大量调研和总结前人工作的基础上,针对如何降低电化学传感器的背景噪音,提高响应信号,实现快速灵敏检测开展了研究工作,合成了几种铈基复合材料,探讨了材料的组成和微结构对检测NO的影响,总结了一些构建高效NO电化学传感器的经验,主要研究内容及结论如下:1.Ce-MOF及其衍生材料的制备以及在NO检测中的应用铈基材料（尤其是二氧化铈）晶体结构中有丰富的氧空位,对NO表现出优异的吸附性能,且Ce在Ce3+和Ce4+之间的可逆氧化还原反应,可以促进NO的电化学氧化。因而常被选为电活性纳米材料用于NO的电分析检测。本工作通过简单快速的液相法制备了麦穗状Ce-MOF材料,随后将其在空气和氮气气氛下煅烧后获得相应的衍生材料CeO2和CeO2/C。探讨了这几种材料的组成和微观结构对构建的相应电化学传感器的性能影响。结果发现,碳的存在明显提高了CeO2/C的导电性,但其电化学活性面积也显著增加,从而产生了很大的背景电流,使其无法实现低浓度NO的灵敏检测。而CeO2虽然电化学活性面积较小,但导电性差,响应电流无法有效收集,大大降低了传感器的灵敏度。Ce-MOF具有适中的电化学活性面积和导电性,虽然仍会产生一定的背景电流,但其催化活性明显提高,且能够有效收集响应电流。结果表明,与CeO2,CeO2/C相比,Ce-MOF传感器的线性范围更宽（0.036-282μmol/L）,灵敏度更高(0.403μAμM-1cm-2),同时检出限也达到了纳摩尔级（6 n M）,有望用于粮食储存安全评估。2.CeO2/C纳米同轴电缆的构建及其对NO的检测为了解决降低背景电流与提高材料导电性这一对矛盾,在随后的工作中我们受到光纤独特结构的启发,如果在纤维内部构建高速电子通路,而在光纤表面实现高效的电化学响应,是不是可以实现低浓度NO的灵敏检测呢?为了探讨这一想法的可行性,利用静电纺丝技术,通过调节溶液组成、纺丝参数和煅烧条件,构建了CeO2/C同轴电缆和普遍被认为催化效率较高的空心CeO2纳米管。由于碳芯的高导电性和CeO2表面的优异催化活性,CeO2/C生物传感器具有令人满意的检测限（1.73 n M）,低于CeO2纳米管的4倍。该传感器选择性好,灵敏度高(0.92μAμM-1cm-2),响应时间快（2 s）。当我们设计的CeO2/C同轴电缆用于检测黄曲霉释放NO时,也观察到明显的电流响应,这表明同轴电缆结构可以为生物检测提供一个非常出色的分析平台。3.3D MXene/Ce PA的自组装及其对黄曲霉释放NO的检测如何攻克在不提高背景电流的情况下有效提高材料导电性这一难题成为接下来的研究重点。根据文献报道MXene（Ti2C3）具有优异的导电性,且比表面积相对较小,这使其可能成为理想的传感修饰材料。但是与其它2D材料相似,团聚和堆叠问题极大地制约了其性能发挥。因此为了解决这些难题,我们通过静电自组装法直接从单个的2D MXene组装成具有稳定网络结构的3D MXene,并用于锚定植酸铈。利用静电相互作用使Ce3+吸附在带负电的MXene薄片上,随后加入来自粮食中的一种环境友好且天然存在的植酸水溶液,使其和MXene薄片上的Ce3+螯合成铈配合物,同时将MXene片之间连接起来,自组装成三维MXene/Ce PA复合材料。纯2D MXene虽然具有优异的导电性,但其催化活性不足;纯Ce PA具有一定的催化活性但导电性差使其很难有效收集响应电流。而MXene/Ce PA复合材料因其优异的导电性和较好的催化活性使得其具有非常低的检测限（0.28 n M）和良好的灵敏度(2.14μAμM-1 cm-2)。MXene/Ce PA传感器实现了在药物刺激下从黄曲霉释放的NO的检测。这项工作表明,通过对纳米材料的功能和结构设计,可以构建出性能优异的传感修饰电极,能够用于储粮安全早期检测。