本书从编著者多年从事的相关研究工作及取得的研究成果入手，详细深入阐述贵金属及碳纳米材料在生物传感方面的应用。全书分为金纳米材料、银纳米材料、碳纳米材料等四章，着重阐明纳米金、纳米银、碳纳米管和石墨烯等几种纳米材料生物传感领域的原理和应用。以纳米材料的制备为基础，分析这些纳米材料制备的重点和要点。根据纳米材料的性能，结合其光电构建生物传感器，进而介绍生物传感器的应用。

     纳米技术是20世纪90年代初发展起来的一门多学科交叉的新兴学科，其基本涵义是在纳米尺寸（10-9~10-7m）范围内认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创制新的物质。纳米材料被公认为21世纪最具有前途的科研领域。纳米材料的发现说明人类对自然物质的研究改造能力已进入纳米尺度领域，标志着人类进入了“纳米技术”时代。纳米材料具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等独特的效应，并由此派生出一些传统材料不具有的特殊的光学、电学、磁学、力学、光催化等性能。纳米材料由于其独特的物理化学性质，在当今与未来的科学技术发展中将发挥越来越重要的作用。纳米技术的发展带动了以它为基础的应用科学不断进步，渗透到了物理、化学、材料、生物、医药和光电等诸多学科。 
     在纳米材料研究的大背景下，贵金属及碳纳米材料因其独特的光、电以及催化等特性在新能源材料、光电信息存储、催化剂等领域具有广阔的应用。其中，金、银、铂等贵金属纳米材料呈现出较为丰富的光学和电学特性，具有良好的稳定性、低生物毒性和更为广阔的应用范围，引起化学、材料、光学、物理、生物等诸多领域科研工作者的广泛关注。光学性质是贵金属纳米材料独特的光、电、催化特性中最受科研工作者关注的特性之一。金属纳米颗粒由于其独有的表面等离子体共振性质表现出独特的光学应用，贵金属纳米材料不仅具有超强的光学性能，而且还具有良好的电化学性质，这些性质使其被广泛用于在分析传感、电化学催化、能源和光电等领域得到了广泛的应用。此外，碳纳米材料以其独特的光电性能，在生物传感领域也得到迅猛发展。 
      基于贵金属及碳纳米材料的光电生物传感器，因灵敏度高、稳定性好、能进行快速实时监测等特点，已在临床诊断、环境监测、食品检测等领域得到广泛的应用。成为纳米分析化学的重要组成部分。纳米分析化学中常用的纳米材料，如纳米金/银、碳纳米材料等，在构建生物传感器方面取得了长足的发展。 
     本书结合纳米材料发展的趋势以及多年从事纳米生物传感方面的研究，以纳米材料的制备、性能及应用为主线，详细介绍金纳米材料、银纳米材料及碳纳米材料在生物传感领域的应用，对贵金属纳米材料及碳纳米材料在生物传感领域的应用进行归纳和总结，以期对从事相关研究的科研人员提供一定的帮助。 
     本专著的编写统筹工作由王伟完成，具体章节的完成情况如下：姜翠凤、王伟（第1章、第3章）、王忠霞（第2章）、孔粉英、王伟（第4章）。本书的出版得到了盐城工学院的资助。 
      由于时间仓促，编者水平有限，本书中难免有不足之处，希望广大读者不吝赐教。 


编著者 
2017年1月

      王伟，盐城工学院，化学化工学院院长，教授，教学。主讲色谱研究方法、分析化学前沿文献阅读（研究生）；分析化学、仪器分析（本科生） 。科研 主要研究方向：（1）Point-of-Care Detection；（2）电化学传感。 先后承担和主持国家自然科学基金（20875080）：微流控芯片在心脏标志物检测中的应用研究；江苏省国际合作基金（BZ2010053）：快速检测有机磷农药残留试纸条研发；中国博士后特别资助（200801372）和中国博士后第42批基金（20070420982）。

1 绪论/1 
1.1 纳米材料的综述 1 
1.1.1 纳米材料的概念 2 
1.1.2 纳米材料的基本特点 3 
1.2 贵金属纳米材料的性质 5 
1.2.1 光学性质 6 
1.2.2 电化学性质 14 
1.2.3 其他性质 15 
1.3 碳纳米材料的性质 16 
1.3.1 光学性质 17 
1.3.2 电化学性质 19 
1.3.3 其他性质 21 
1.4 纳米材料的应用前景 22 
1.4.1 在传感器方面的应用 22 
1.4.2 在催化及环保方面的应用 23 
1.4.3 在生物医学中的应用 24 
参考文献 26 
2 金纳米材料/29 
2.1 背景概述 29 
2.2 金纳米材料的制备方法 31 
2.2.1 金球概述 31 
2.2.2 金球的制备方法 33 
2.2.3 金纳米棒概述 38 
2.2.4 金纳米棒的制备方法 38 
2.2.5 金纳米笼概述 42 
2.2.6 金纳米笼状颗粒的制备方法 43 
2.2.7 金纳米簇概述 44 
2.2.8 金纳米簇的制备方法 46 
2.3 金纳米材料的应用 53 
2.3.1 在光分析化学中的应用 53 
2.3.2 在电分析化学中的应用 65 
2.3.3 在其他传感中的应用 68 
2.4 前景应用 72 
2.4.1 应用于细胞成像研究 72 
2.4.2 纳米金探针在单细胞分析中的应用 75 
2.4.3 纳米金探针在靶向药物中的应用 75 
2.4.4 金纳米粒子作为“分子标尺”应用于生物体系 76 
2.4.5 金纳米粒子作为载体应用于生物医学领域 76 
参考文献 77 
3 银纳米材料/82 
3.1 银纳米材料的制备方法 82 
3.1.1 银纳米颗粒的制备 83 
3.1.2 银纳米团簇的制备 88 
3.2 银纳米材料的应用 92 
3.2.1 银纳米材料在光分析化学中的应用 92 
3.2.2 银纳米材料在电分析化学中的应用 99 
3.3 银纳米材料的应用前景 102 
参考文献 103 
4 碳纳米材料/106 
4.1 碳材料发展简介 106 
4.2 各种形态碳纳米材料 107 
4.2.1 碳纳米管 107 
4.2.2 石墨烯 112 
4.2.3 碳点 115 
4.2.4 纳米金刚石 121 
4.2.5 富勒烯 125 
4.2.6 碳纳米纤维 127 
4.3 碳纳米材料的应用 130 
4.3.1 碳纳米材料在光分析化学中的应用 130 
4.3.2 碳纳米材料在电分析化学中的应用 141 
4.4 碳纳米材料的应用前景 164 
4.4.1 碳纳米管 164 
4.4.2 石墨烯 164 
4.4.3 碳点 164 
4.4.4 纳米金刚石 165 
4.4.5 富勒烯 165 
4.4.6 碳纳米纤维 165 
参考文献 165