纳米材料具有特殊的光学、电学、磁学及催化特性,是近年来研究的热点之一。模板法是合成形貌规则和尺寸均一的纳米材料的有效途径。通过模板法合成有序多孔材料和半导体纳米材料具有许多优势。其中胶态晶体是制备有序多孔材料的常用模板,而DNA分子作为一种特殊的生物分子模板,可用来合成半导体纳米材料。这两种纳米材料均具有特殊的光学性能。有序多孔金阵列作为光透电极材料,具有光透性能好、制作简单、适用范围广等优点,在光谱电化学方面具有潜在的应用前景。以DNA为模板合成水溶性和生物相容性好、且具有稳定光学性能的CdS纳米材料,克服了非水体系合成存在的缺点,如环境毒性大、合成条件苛刻、分离困难等,该硫化镉纳米材料在重金属离子检测方面具有重要的意义。本文进行了如下研究：(1)以胶体晶体为模板,采用电沉积法制备导向性二维多孔金阵列。探讨了沉积时间、除球方法等对大孔阵列形貌、结构以及光透性能的影响,并进行了条件优化。原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和吸收光谱结果表明,在-0.8V电沉积300s,四氢呋喃除球,能形成较大面积的有序单层金孔阵列。孔呈半球形,孔形规则、孔壁粗糙,透光率为20%,该有序金孔阵列在可见光区具有良好的光透性,可作为光透电极材料。(2)制备了二维多孔金阵列薄层光透电极,采用电化学法和光谱法测定了薄层池的厚度,结果一致。电化学和光谱电化学测定N,N, N,’N’-四甲基对苯二胺(TMPD,非水溶液)的E0,分别为0.200V,0.191V (vs. Ag),电子转移数n=1.05。同理采用电化学和光谱电化学测得3,3’-二甲基联苯胺(水溶液)的P0,分别为0.660V,0.659V (vs. Ag/AgCl),n值为1.7。结果均与文献一致。有序多孔金膜薄层池的电解效率明显高于ITO薄层池。二维多孔金阵列具有较好的电化学和光谱电化学性能,可在多种溶剂体系中使用,在光谱电化学研究中具有潜在的应用前景。(3)采用多孔金阵列光透薄层池,对TMPD进行电化学和光谱电化学研究,采用线性处理法测定了TMPD/TMPD+·的扩散系数,阐述了氧化产物(N, N, N,’N’-四甲基对苯醌二亚胺)的后续化学反应机理。在TMPD+·的最大吸收波长(612nm)处,进行双电位阶跃(-O.1V-0.3V～-0.1V)实验,记录A-t曲线,测得TMPD体系的Do=9.29×10-6cm2/s, DR=8.11×10-6cm2/s, DR/Do等于0.87。同理,利用薄层双电位阶跃(0.3V-0.8V-0.3V),获取一系列不同tR时的A-t曲线,测得酸性条件下醌二亚胺随后化学反应的k值为3.04×10-3s-1。结果满意。(4)分别采用琼脂糖凝胶法和饱和溶液法制备CdS/DNA纳米复合物。以DNA分子为模板,利用静电作用吸附Cd2+和S2-或CdS分子到带负电荷的DNA骨架上,得到水溶性、分散性较好的CdS/DNA纳米复合物。荧光光谱表明,该复合物粒子在330nm处发射较强的荧光。采用扫描电镜、原子力显微镜等手段对CdS/DNA纳米复合材料的大小和形貌进行了表征。结果表明,复合物粒子以棒状或椭圆形为主,粒径在10-100nm之间。琼脂糖凝胶法和饱和溶液法都成功制备了CdS/DNA纳米复合物,这两种方法可拓展到其它半导体/DNA纳米复合物材料的制备中。(5)基于Hg2+对CdS/DNA纳米复合材料的荧光猝灭,开发了一种高灵敏度、高选择性的检测汞离子的方法。荧光光谱表明,在复合物溶液中加入一定量的Hg2+,可使荧光大幅度降低甚至完全猝灭。采用扫描电镜和原子力显微镜对复合物与Hg2+相互作用前后的形貌进行了表征,发现汞离子的引入导致纳米复合物粒子的长度和宽度有所增长。探讨了荧光猝灭机理以及pH值、温度、反应时间、Hg2+浓度等对荧光强度的影响,并进行了条件优化。在50℃时,该方法测定Hg2+的检测限为4.3nmol/L。大多数金属阳离子以及阴离子不会干扰Hg2+测定,表明方法具有较好的选择性。采用纳米复合物粒子测定了环境废水样品中痕量Hg2+,测定结果满意。