碳点(CDs)作为零维碳基纳米材料之一,其优异的光稳定性、出色的水溶性、发射光谱可调、低毒性、良好的生物相容性以及表面易修饰等优势赋予了其在不同领域中的应用潜力。如今,CDs已经在化学传感、生物成像、药物和基因传递及光电器件等领域得到了广泛的应用。然而,目前有关CDs的研究与应用依然还存在一些缺陷,例如大部分CDs仅能通过单一发射波长或荧光信号进行检测。因此,基于CDs构建比率荧光探针以及制备荧光-比色双模式CDs并将其用于实际样品的测定在生命分析化学领域中具有非常重要的意义。基于此,在已报道工作的基础上,本学位论文基于CDs探针的设计、合成及其检测应用展开了深入研究。主要进行了以下研究工作:1.CDs/QDs@ZIF-8的制备及其在比率检测抗坏血酸中的应用抗坏血酸(AA,维生素C)作为重要的抗氧化剂、代谢过程中的辅酶以及饮食中必需的微量营养物质,在人类的日常生活中扮演着重要的角色。准确灵敏地测定AA的含量对医学诊断和食品安全具有重要意义。基于此,本工作通过将碳点和量子点引入ZIF-8中制备了CDs/QDs@ZIF-8复合材料用于AA的检测。该复合材料有两个发射峰,分别在448 nm和647 nm处。该方法比率检测AA的线性范围为5-400μM,检测限为1.5μM。此外,CDs/QDs@ZIF-8复合材料良好的稳定性和生物相容性使其成功用于细胞成像。2.水热法合成CDs用于荧光-比色检测2,4,6-三硝基苯酚2,4,6-三硝基苯酚(TNP)是一种具有高爆炸能力的硝基芳香化合物,其过度使用会造成地表水以及土壤的严重污染,对环境和人类健康构成巨大威胁。因此,迫切需要开发一种用于简单、快速、灵敏地检测TNP的传感器。基于此,本工作利用水热法合成了能够快速响应TNP的CDs,此CDs具有良好的水溶性、较强的抗光漂白能力、优异的耐盐性和温度稳定性等特点。基于静态猝灭(SQE)和内过滤效应(IFE)的协同作用实现了对TNP的荧光比色双模式测定。该方法荧光模式检测TNP的线性范围是0.1-80μM,检测限为37 nM。此外,还将该CDs成功用于实际水样中TNP的测定。3.制备荧光-比色双模式碳点(DM-CDs)并将其用于ClO~-和GSH的检测及生物成像据报道,具有氧化性的次氯酸盐(ClO~-)和抗氧化剂与氧化应激和相关疾病密切相关。近年来,研究者已经建立了许多分析方法用于检测ClO~-和抗氧化剂。但是,大多数分析方法都是基于单模式进行检测。因此,开发用于荧光-比色双模式检测ClO~-和抗氧化剂的探针至关重要。基于此,本工作合成了一种新型的碳点(DM-CDs),可以通过荧光-比色双模式测定ClO~-和抗氧化剂。选用GSH作为模型抗氧化剂,以评估其检测性能。DM-CDs的荧光能够被ClO~-猝灭,而GSH能使其荧光恢复。因此,DM-CDs可以灵敏而准确地检测ClO~-和GSH。同时,该检测过程中颜色的变化可以通过肉眼直接观察并通过UV-Vis光谱定量检测。DM-CDs出色的光学性能以及良好的生物相容性使其成功用于细胞成像以及细胞内ClO~-和GSH的检测。