纳米多孔材料,例如共价有机骨架材料（COFs）、金属有机骨架材料（MOFs）和网状有机聚合物,具有孔径可调节、比表面积大和化学结构稳定等优点,在生物传感和癌症的诊断和治疗等领域有广泛的应用。二维碳纳米材料石墨烯及半导体材料由于表面积大、导电性好、机械强度高和生物相容性好,已经受到越来越多的科研工作者的青睐。本论文合成了一系列比表面积大、电子迁移率高和成本低的材料,包括:二硫化钼-聚苯胺（MoS₂-PANI）复合材料、氧化石墨烯材料、卟啉型COFs材料、金属有机骨架nano-Cu（II）-HKUST-1材料、Pd/COF-LZU1材料和Pt/Ru/C纳米复合材料,并将其用于构建电化学及光电化学传感器测定C-反应蛋白（CRP）及离子等物质。（1）本章设计了一种快速、超灵敏、实用的无标记电化学免疫传感器,实现对血清样品中CRP的检测。使用具有丰富的吸附位点、大的表面积及高导电性的二硫化钼-聚苯胺-金纳米颗粒（MoS₂-PANI-Au NPs）作为固定基质,可以大大增加抗体的负载量并增强电子转移。与裸电极相比,MoS₂-PANI-Au NPs检测的峰值电流可增加约10倍。因此,生物传感器的性能得到了显著地改善。在最佳实验条件下,该传感器的线性范围为0.2 ng/mL-80 ng/mL,检测下限为40pg/mL。将该免疫传感器用于人血清中CRP的检测,结果令人满意。（2）采用还原氧化石墨烯-金纳米颗粒（RGO-Au NPs）将CRP抗体固定在玻碳电极表面,用蒽醌二羧酸（QC）作为标记物,制成夹心型的CRP免疫传感器。在最优实验条件下,通过示差脉冲伏安法对CRP的含量进行检测。该传感器的线性范围为0.25 ng/mL-100 ng/mL,检测下限为0.08 ng/mL,线性相关系数为0.997。该传感器为C-反应蛋白的检测提供了一种新的手段。（3）利用卟啉具有光电化学（PEC）响应的特性,首次采用5,10,15,20-四（4-氨基苯基）卟啉作为单体合成卟啉型共价有机骨架（porphyrin-type COFs）材料,用于制备检测CRP的光电适体传感器。实验结果表明,卟啉型共价有机骨架具有较好的光电化学响应和稳定性,与硫化镍（NiS）共同作用,显示出更好的光电化学响应。此光电适体传感器以银纳米颗粒（Ag NPs）作为生物活性分子固定材料,以过氧化氢（H₂O₂）作为电子供体。在最优条件下,PEC适体传感器的线性范围为0.5 ng/mL-100 ng/mL,检出限为0.1 ng/mL。此传感器可用于真实样品中的CRP的检测。（4）目前,治理重金属污染是一个全球性的问题。因此,开发简单、方便且快速的用于检测金属离子的电化学传感器是至关重要的。金属有机骨架材料（MOFs）是一类由含有金属的节点结合有机桥连配体构建的结晶多孔材料,具有理想的结构特性和孔隙度,在金属离子捕获和置换方面具有很大的潜力。本章采用纳米级Cu-MOFs（nano-Cu（II）-HKUST-1）材料修饰的玻碳电极（GCEs）作为电化学传感器,基于金属置换原理,将此传感器用于有毒重金属离子Pb²⁺和Cd²⁺的单独和同时检测。单独检测Pb²⁺和Cd²⁺离子的线性响应浓度范围分别为0.01-10μmol/L和0.01μmol/L-5μmol/L,其检测下限均为2 nmol/L。实验还发现,Pb²⁺和Cd²⁺的响应电流值与Cu²⁺的响应电流的比值分别在0.01μmol/L-100μmol/L(Pb²⁺)和0.01μmol/L-10μmol/L(Cd²⁺)范围内具有良好的电化学响应。该传感器用于真实样品中金属离子定量检测具有一定的可行性。（5）虽然比色分析方法备受关注,但是大多数比色法的灵敏度相对较低,这一缺陷限制了其在临床检测中的应用。本章基于碘离子催化H₂O₂氧化3,3,5-,5,-四甲基联苯胺（TMB）的反应,设计了一种灵敏度高、操作简单且成本低廉的新型逻辑门比色方法,用于分析物的比色和定量检测。碘离子可以催化H₂O₂氧化无色的TMB生成蓝色产物,且碘离子可以被化学吸收并能固定到纳米多孔材料表面,所以在纳米多孔材料存在下,碘离子的催化活性显著提高。本章提出的方法对目标物H₂O₂的检测具有较高灵敏度,随着目标物浓度增加,检测到的吸光度信号也逐渐增强,其检测下限为1 nmol/L,比采用传统比色测定法的检测下限低约1000倍。纳米多孔材料/碘离子对包括INHIBIT、AND和OR的逻辑门系统也能通过此方法实现,与以前的方法相比更简便且成本更低。此比色方法是一种新的应用方法,为确定复杂生物样品中低浓度的目标物提供了一种新的应用方法。