层状过渡金属化合物是一类具有层状主体结构的材料,是由纳米级二维层板纵向有序排列而成的三维结构体系。层状化合物中的层内原子间形成强的共价键,层间原子则通过弱的范德华或静电力结合,故具有离子交换、嵌入、剥离等反应特性,这为其进一步的功能化提供了可能。传统的层状过渡金属氧化物的改性局限于离子交换、吸附、嵌入等化学方法,这些方法虽操作简单,但过程的可逆性使得改性材料相对稳定性差,极大地限制了改性材料在异相反应体系中的应用。探索新的层状过渡金属氧化物的功能化方法势在必行。血糖浓度的快速、准确检测在人体健康和临床医疗领域具有重要意义。与其它检测方法相比,电化学检测方法因具有操作简单、灵敏度高、检测限低、线性范围宽、响应速度快等优点而备受关注。其中,葡萄糖生物酶电化学传感器存在造价高、稳定性差、不易微型化等不足,限制了其发展,而开发稳定、灵敏、高效的电极材料进行葡萄糖无酶检测的研究已成为该领域的研究热点。过渡金属基电极材料(如铂、金、银、铜、镍、锰、铅等)因对葡萄糖良好的电催化活性引起了广泛的研究兴趣。研究表明,电极的催化活性受电极材料、形貌结构等诸多因素的影响。具有纳米结构的电极材料在电分析检测中能有效提高电极的信噪比和灵敏度,降低检测限;此外,二元或多元过渡金属电极材料可能存在的协同作用亦有望有效改善电极的性能。本文基于大量的文献分析,利用电化学方法进行了纳米结构层状过渡金属化合物的金属基功能化,制备出了稳定高效的微/纳结构金属基层状过渡金属氧化物复合电极材料,并系统研究了其在葡萄糖无酶检测方面应用的可行性。首次利用电化学还原方法制备了稳定性好的铜/钛酸盐插层复合材料,系统研究了实验条件对所得材料的电化学活性的影响。实现,基于钛酸盐的离子交换反应,先将Cu(II)交换至钛酸盐夹层中,然后通过电化学还原获得了铜/钛酸盐插层复合材料。XRD和SEM结果表明,离子交换与电化学还原不会破坏钛酸盐的层状结构;ICP-AES结果表明,正丙胺等有机溶剂能有效提高钛酸盐的离子交换量,从而提高电极的电化学活性。该方法制备的铜/钛酸盐复合材料稳定性好,适用于其它金属基层状过渡金属氧化合物的功能化。铜/钛酸盐复合电极材料对葡萄糖的电氧化反应具有较好的活性,其氧化电流在2.5×10-7M ~ 8.0×10-3M范围内呈线性,最低检测限为5.0×10-8M(S/N:3),有望实现葡萄糖无酶检测。基于层状化合物的剥离反应,利用静电自组装方法制备了钛酸盐自组装薄膜,系统研究了钛酸盐自组装膜电化学负载铜、铜-镍双金属电极材料的电分析传感应用的可能性。EIS及SEM表征证明了静电作用能成功实现钛酸盐的自组装,钛酸盐自组装膜稳定均匀。此方法亦可用于其它离子型层状化合物的功能化。ICP-AES和电化学实验结果表明,铜-镍双金属电极材料中,镍的含量受控于电沉积电解液中铜、镍的浓度比和沉积电位,且镍的含量决定了复合电极材料对葡萄糖的电氧化活性。在葡萄糖无酶检测中,钛酸盐自组膜负载的铜-镍双金属电极材料稳定性和重现性好,线性范围宽(1×10-6M~5×10-4M),检测限低(3.5×10-7 M,S/N:3),灵敏度高(2646μAcm-2mM-1),有望成为葡萄糖无酶传感器制备的良好材料。本文还初步研究了以MnO2为主体的两种双晶格层状过渡金属氧化物(Mn-Ni和Mn-Cu)的电化学及电分析应用可能性。实验结果表明,Mn-Ni材料对乙醇电氧化具有较高的活性,而Mn-Cu则对葡萄糖电氧化具有更高的响应。但该类电极材料的水溶性好,其电分析稳定性有待进一步提高。综上所述,通过离子交换/电化学还原或静电自组装模板电沉积均能成功实现层状过渡金属化合物的金属基功能化。所制备的功能化材料稳定性和重现性好,电化学活性高。上述方法适用于其它离子型层状化合物的金属基功能化,可能对层状过渡金属化合物的应用开发具有指导一定的意义。