自石墨烯获得诺贝尔奖以来,二维材料在能源、电子器件和生物传感等领域得到了广泛地研究。二维材料具有独特的物理化学性质、光学和电学性质,特别是在生物分析领域越来越受到科学家的关注。生物传感器的构建一方面需要寻找能展现更高性能的新材料,另一方面需要通过功能化进一步优化现有材料的性能,使材料充分发挥其优势,使得构建的传感器展现出更优异的性能。因此,为进一步提高生物传感器中的灵敏度,准确度,选择性和便携性等各项性能,二维材料的功能化显得十分必要。本文围绕二维材料氮化碳和碳化钛（Ti3C2Tx,MXene）的共价和非共价功能化,改善材料的界面性质,进一步提高材料与外来生物分子的偶联,调控二维材料的表面性质或者提高材料的稳定性,使其能更好的应用于生物分析领域。主要研究如下:1.氮化碳作为一种新型的二维碳材料,在光/电催化到传感器等应用领域得到广泛的应用。然而,氮化碳表面化学反应活性较低,高效生物偶联成为一个挑战。为此,本文提出通过非共价π-π堆积相互作用,采用机械研磨的方式实现体相氮化碳的剥离和功能化。制得的氮化碳纳米片（m-CNNS）不仅保留了原始氮化碳的光电特性,同时也改变了其界面性质,使其能进一步偶联生物分子。以m-CNNS共价连接DNA探针为例子,构建了用于检测目标DNA的电化学发光生物传感器,相对于未修饰的CNNS上基于物理吸附原理检测目标DNA的策略,m-CNNS构建的传感器灵敏度得到显著提高。该非共价剥离和界面修饰策略扩展了氮化碳在生物传感等领域的潜在应用范围,提高了检测的灵敏度,同时也适用于剥离和功能化其他二维材料。2.基于上个工作提出的氮化碳与芳香分子的强非共价π-π相互作用力,从多种芳香染料分子中筛选出了CNNS/吖啶黄（AF）体系（供体-受体自组装体系）,其中AF能最大效率的猝灭CNNS的荧光。根据紫外吸收光谱、荧光寿命和能级位置等数据提出了CNNS/AF的荧光猝灭机理,即荧光共振能量转移（FRET）和光致电子转移（PET）。由于距离能灵敏的影响FRET和PET的效率,进而引起了荧光强度的变化;基于此原理运用CNNS/AF系统构建了高灵敏度检测端粒酶活性的生物传感器。该传感器获得了较宽的传感范围和较低的检测限。此外,在检测的前期和后期,通过测试材料的动力学曲线可考察生物传感器的状态,这提供了一种评估生物传感器可靠性的方法。3.作为新兴的二维材料,MXene不仅具有金属导电性,而且表面带有丰富的亲水性基团,受到了人们的广泛关注,应用范围从电化学能量存储拓展到电子设备等多个领域。但是,MXene本身是热力学亚稳态的,在生物分析等应用领域,稳定性较差限制了其进一步应用。为此,本论文提出了一种简单的硅烷化策略,利用该反应可有效稳定MXene的表面,抵抗由于自发氧化而产生的结构分解;同时还可调节MXene表面性能,带来新的基团,并改变MXene的润湿性。选择（3-氨丙基）三乙氧基硅烷官能的MXene（APTES-MXene）作为模型,通过测量样品的UV-Vis吸光度变化,监测了其稳定性。发现在1、3、6和11天后,MXene在空气中的稳定性分别降低了17.1%,35.4%,65.3%和95.6%。相比之下,APTES-MXene的稳定性在11天后仅降低了20.8%。此外,还研究了其它硅烷化试剂对于MXene的功能化,发现稳定性均得到了提高,还有效实现了从亲水到疏水的表面性质调节。