与有机荧光染料相比，量子点具有激发光谱宽、发射光谱窄而对称且可调、光稳定性高、荧光寿命长等优异的光学特性，因而引起了人们的广泛关注。本论文旨在发展量子点表面化学的简便调控方法，构建量子点荧光和磷光等光学传感体系，并应用于重金属离子、氨基酸和蛋白质的识别和检测。主要研究内容和创新点如下：　　 (1)发展了基于GSH-CdTe量子点的荧光猝灭动力学差别区分Fe2+和Fe3+的新方法，以及基于Fenton-GSH-CdTe量子点复合体系的高选择性和高灵敏度荧光检测Fe2+的新方法。Fc2+和Fe3+均能猝灭GSH-CdTe量子点的荧光，并且荧光猝灭动力学有显著差异，可用于Fe2+和Fe3+的区分。但是，这种荧光猝灭动力学的差异不足以实现选择性定量检测Fe2+或Fe3+。基于Fenton反应产生的羟基自由基(·OH)对GSH-CdTe量子点荧光猝灭的能力显著强于Fe2+或Fe3+的性质，我们利用Fenton反应放大了Fe2+的检测灵敏度，实现了在Fe3+存在时选择性检测Fe2+，从而发展了一种简单、高灵敏和高选择性检测水样中Fe2+的方法。该方法对Fe2+的线性范围为0.01～1μM，检出限(3s)为5nM。应用该方法测得的自来水和河水样品中Fe2+的结果与流动注射编结反应器分离富集-ICPMS所得到的结果吻合，加标回收率在96％-105%之间。　　 (2)发展了制备“表面离子印迹”量子点的一种简便化学腐蚀策略，并应用于构建荧光增强型选择性金属离子探针。水溶性的CdTe量子点表面包覆一层Cd2+与巯基配体的络合物，它可视为在CdTe量子点表面生长的“Cd2+印迹”层。当加入模板清洗剂(EDTA)洗去模板离子后，即在量子点表面留下了“Cd2+印迹”的空穴，量子点的荧光被猝灭。这些空穴能选择性的识别Cd2+，使量子点荧光恢复。据此，发展了一种基于CdTe量子点的Cd2+荧光增强型探针，其检出限(3s)为10nM。吸收光谱、荧光光谱和CE-ICPMS联用技术证实了“洗模板”和“模板离子再结合”过程。该策略具有较高的普适性，可以拓展至其它络合剂，也可以拓展至其它类型的量子点（比如ZnS和ZnSe量子点），用以发展其它金属离子探针。　　 (3)基于Ni2+与组氨酸的高度亲合作用以及Ni2+对Hcy-CdTe量子点的猝灭作用，发展了一种荧光增强型探针并应用于生物体液中组氨酸的选择性检测。Ni2+能够通过Hcy-CdTe量子点表面的氨基和羧基络合而靠近量子点，从而发生电子转移和猝灭Hcy-CdTe量子点的荧光。在组氨酸存在时，Ni2+与组氨酸结合从而离开量子点表面。因此组氨酸存在使Ni2+与Hcy-CdTe量子点之间的电子转移被切断，从而使量子点的荧光得以恢复。详细考察了影响组氨酸检测的灵敏度的条件，如Ni2+浓度、溶液pH、量子点表面配体种类等。在优化条件下，该方法对组氨酸检测的线性范围为2～30μM，检出限(3s)为0.3μM。该探针对组氨酸有很好的选择性，并成功应用于尿液中组氨酸的检测，测定结果与健康人尿液中组氨酸的水平吻合，加标回收率在94.4%-106%之间。　　 (4)将葡萄糖氧化酶通过生物偶联试剂(EDC和NHS)的辅助共价偶联至Mn-ZnS量子点表面，首次实现了磷光量子点的生物大分子功能化，并应用于葡萄糖的生物传感。葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下产生H202，而H202能猝灭Mn-ZnS量子点的室温磷光。据此，发展了一种检测葡萄糖的Mn-ZnS量子点室温磷光探针。该探针有效避免了血清中自体荧光和散射光的干扰，并且在葡萄糖检测过程中能实现溶液中痕量氧气分子的循环使用，避免了氧气对磷光检测的干扰。该方法对葡萄糖检测呈现双线性范围，分别为10-100μM和100μM～1 mM，检出限(3s)为3μM。此方法应用于血糖的检测，其结果与血糖分析仪的结果吻合。　　 (5)首次同时利用Mn-ZnS量子点的三维光谱性质（短寿命的荧光、长寿命的磷光、散射光）实现了八种蛋白质（溶茵酶、木瓜蛋白酶、细胞色素C、血红蛋白、肌红蛋白、人血清蛋白、转铁蛋白、卵清蛋白）的识别与区分。蛋白质与Mn-ZnS量子点非特异性的相互作用引起Mn-ZnS量子点的三维光谱性质的变化，形成对应于每种蛋白质独特的指纹，也即是一种蛋白识别分析的阵列传感器。该阵列传感器只由一种传感基质构成，但具有多维度性质。通过主成分分析(PCA)，我们发现基于Mn-ZnS量子点的多维传感器能对不低于0.5μM的八种目标蛋白进行识别分析。此外，在样品基体存在时，该多维传感器依旧能对目标蛋白进行识别分析，显示了其良好的应用前景。