碳点是近年来备受人们关注的新型发光材料。由于其具有毒性低、生物相容性好、材料来源广、成本低、绿色环保、发光颜色可调等优势而被广泛的用于医学成像、发光二极管、数据加密与防伪等领域。然而,碳点的光学研究主要集中在短寿命的荧光发射,对长寿命的磷光性质研究仍然处于初期。在材料体系方面,磷光碳点的合成前体种类较少,后期纯化处理复杂,磷光发射过多的依赖主体基质的参与。在发光性质方面,磷光发射主要集中在绿光区和黄光区,发射颜色单一。在机理研究方面,由于碳点的结构难以解析,磷光发射的机理解释受限于定性的结构表征和相关的光物理表征。因此,设计合成具有颜色可调谐的新型室温磷光碳点已经成为近年来的研究热点。本论文主要分为以下两个部分:第一部分是根据室温磷光碳点的发展近况,我们选用缩二脲和磷酸作为前驱物,通过水热反应法合成了一种全色室温磷光碳点(FP-CDs),并通过透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光吸收光谱(UV-vis)、光致发光光谱(PL)、时间分辨发射光谱等手段对碳点的结构、形貌、光吸收特性和发光特性进行了详细的表征和分析。实验结果表明:FP-CDs颗粒分散均匀,平均尺寸为2.4 nm,内部具有晶格结构。其表面含有大量的官能团,其中C=O基团的含量远高于目前已报道的碳点。FP-CDs具有激发依赖的磷光发射,随着激发波长从310 nm逐渐增加到440 nm,磷光发射峰从484 nm逐渐红移到633 nm,发光颜色从蓝色变到红色。磷光发射具有超长寿命,最长可达1222.39 ms。第二部分是通过对比实验和拓展实验系统研究了FP-CDs的发光机理,提出了一种多彩室温磷光碳点的设计理念,并拓展了多彩室温磷光碳点的潜在应用。研究发现:FP-CDs磷光发射来源于表面态,而非量子尺寸效应;激发依赖磷光行为来源于碳点表面形成的羰基簇。高含量的羰基在碳点表面聚集,改变了发射中心的共轭程度,进而形成具有不同能隙结构的发射中心。通过拓展实验,我们进一步证明了含有羰基官能团的化合物有利于合成多彩室温磷光碳点。最后,我们探索了多彩室温磷光碳点在光学检测、加密、防伪和多色显示的潜在应用。