近年来,随着科学技术的发展,低维碳纳米材料逐渐被人们所发现。尤其是从石墨中剥离出单层的二维石墨烯之后,石墨烯材料的特性及应用很快成为各领域科学家们研究的热点。准零维材料中的量子点随着其制备技术的不断提高,已经被逐渐应用于荧光探针、细胞成像等生物和医学方面。作为一种新兴的碳材料—石墨烯量子点(graphene quantum dots, GQDs),不仅具有石墨烯的导电性良好、强度大、比表面积大等优异特性；而且结合了量子点的量子限域效应、小尺寸效应及边缘效应等优点,表现出良好的生物相容性、低毒性、强水溶性、高荧光稳定性等特性,使其在生物医药、传感器、光学及电学器件等方面有潜在的应用前景。本论文主要优化改进制备GQDS及其氮掺杂的条件,以提高其荧光量子产率,通过各种手段对材料的结构及性质进行了详细研究,并探究了氮掺杂石墨烯量子点(N-GQDs)在离子检测中的应用以及GQDs在HBV-DNA检测中的应用。全文主要研究内容为以下几部分：(1)采用热解法,以柠檬酸为有机前驱体,制备石墨烯量子点,通过优化反应时间、反应温度、溶液酸碱度等实验条件,探究最优的制备条件。在最优条件下,其荧光量子产率达到9%,平均粒径为3.0 nm。并以尿素为氮源,利用水热法对GQDs实施氮掺杂制备了富含“吡咯N”的N-GQDs,通过研究原料配比、反应时间和反应温度等因素对荧光性能的影响确定了实验优化方案。在最优化条件下,其荧光量子产率为24%,平均粒径为7.5 nm。与此同时,GQDs (τ1=1.74 ns)和N-GQDs (τ1=7.40 ns)的荧光寿命衰变被很好的拟合成一条单指数曲线,说明二者都具有单一发色源。除此之外,我们还对GQDs及N-GQDs的形成机理进行了详细讨论。(2) N-GQDs构建光致发光传感器检测Cu2+。Cu2+与N-GQDs表面的羧基进行化学螯合,使得N-GQDs发生聚集,导致能量或电子的转移,使N-GQDs的荧光发生猝灭。Cu2+浓度与荧光强度在0～100 nM范围内呈线性关系,检出限为14 nM。此检出限比先前报道过的一些值更有意义。(3)以GQDs作为荧光供体,GO作为荧光受体构建检测HBV-DNA方法。研究了GO浓度、响应时间及加入目标DNA(tDNA)后的孵化时间等因素对HBV-DNA检测的影响。在最佳条件下,体系荧光强度的恢复比率约96.5%,检出限达5.08 nM(S/N=3)。该检测方法可以高效分辨完全互补序列、单碱基错配序列和完全不互补序列,方法简便、灵敏度高,具有极大的应用价值。