一维TiO₂纳米管由于具有独特的结构和物理化学性质,在光电、催化、传感及生物医学等领域具有重要的应用前景,已成为国内外研究的热点之一。采用阳极氧化法制备的TiO₂纳米管阵列因其具有大的比表面积、高度定向的结构和良好的生物相容性,是构建生物传感器的理想材料。本论文研究以TiO₂纳米管阵列电极作为传感支持电极,通过纳米材料修饰TiO₂纳米管阵列电极,改善TiO₂纳米管的电催化性能并用于构建电化学生物传感器。本论文主要分为四个部分:①采用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列（TNTs）修饰电极,然后通过脉冲电沉积法将Ni纳米颗粒负载于TNTs电极（Ni-NPs/TNTs电极）上,并用SEM、XRD和XPS对制备的电极形貌、晶型、表面成分进行了分析。结果表明,Ni纳米颗粒均匀地分散于二氧化钛纳米管内壁,其组成成分为金属镍和氢氧化镍。另外,还探讨了不同沉积时间对Ni颗粒大小的影响。②首次将Ni-NPs/TNTs电极作为新型的非酶葡萄糖生物传感器并详细考察了其传感性能。结果表明,Ni-NPs/TNTs电极对葡萄糖的电催化作用明显,其作用主要是依赖于电极表面上活性点Ni（Ⅱ）/Ni（Ⅲ）氧化还原对的介导氧化,并与Ni颗粒的尺寸大小以及量相关。当沉积的镍纳米颗粒尺寸为40nm左右时,制备的电极对葡萄糖催化作用最明显。在优化实验条件下,该葡萄糖生物传感器灵敏度高达2043μA/（mM·cm²）,线性范围为2μmol/L⁵.5mmol/L,检测限低（1μmol/L）,响应快（响应时间小于5s）和选择性较高。③在含有[Fe（SCN）₆]₃-的溶液中,采用循环伏安法将Ni-NPs/TNTs电极表面上的Ni纳米颗粒转化为铁氰化镍过渡金属化合物,得到电极为纳米铁氰化镍修饰TiO₂纳米管阵列（NiHCF/TNTs）电极。铁氰化物由于具有优良的电催化性能且化学性质稳定,将其作为传感材料以提高传感电极的稳定性。本文对NiHCF/TNTs电极用于非酶葡萄糖生物传感器的传感性能进行了研究。结果表明,该修饰电极对葡萄糖有很高的催化作用,线性范围宽,上限检测浓度达到23mmol/L,检测限为0.5μmmol/L,稳定性和重现性好。另外,实验制备传感电极的方法比较简单,成本低,有望成为测定葡萄糖的一种新方法。④首次利用阳极氧化法制备的TiO₂纳米管阵列电极直接用于分析和检测生物小分子。实验比较了基于KF和HF两种电解液体系制备的TiO₂纳米管阵列电极对多巴胺的传感性能。结果表明,TiO₂纳米管阵列电极能实现对多巴胺的直接电化学,并且基于KF电解液体系制备的TiO₂纳米管电极对多巴胺的催化作用更明显,还能实现存在抗坏血酸的条件下选择性检测多巴胺。该生物传感器对多巴胺的检测线性范围为5×10^–6mol/L²×10^-4mol/L,最低检测限为2.0×10^–6mol/L。总之,该多巴胺生物传感器具有高灵敏度及抗干扰能力,使得TiO₂纳米管阵列电极在电分析和生物传感器领域中具有潜在的应用前景。