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碳点（Carbon dots,CDs）是一类尺寸小于10 nm的荧光纳米颗粒,因其独特的荧光特性、良好的生物相容性和较高的稳定性,成为生物医学和传感应用的明星材料。因为有大量廉价的碳源可供选择,所以碳点的成本比较低廉,相应的制备工艺也较为简单。研究者们通过对碳点表面功能化,以获得对分析物的特异性和灵敏性响应,用于传感和生物医学研究。目前对碳点表面功能化的手段有将杂原子掺杂到碳点中,调整碳点的电子性质,从而改变碳点在最低未占据分子轨道（LUMO）与最高占据分子轨道（HOMO）之间的电子跃迁能力,增强碳点的光致发光性能。本论文结合杂原子掺杂碳点与光学传感技术的优势,开展了一系列研究工作,具体的内容如下:1.基于氮/磷共掺杂碳点构建的荧光“turn-off”型传感方法检测三价铁离子(Fe3+)。氮/磷共掺杂碳点表面连接有丰富的磷酸基团,Fe3+离子可与磷酸基团结合形成Fe-O-P键,使得氮/磷共掺杂碳点的荧光信号被Fe3+离子高效地猝灭,由此构建基于氮/磷共掺杂碳点的荧光“turn-off”型传感方法用于Fe3+离子的检测。该方法的线性范围为1-200μM,检测限为0.10μM,检测时间仅为30秒,同时具备经济环保和操作简单的优势,在生理和病理学研究中展现出一定的潜力。2.基于硅/氮共掺杂碳点构建的荧光“turn-on”型传感方法检测抗坏血酸（AA）。本章以硅/氮共掺杂碳点（Si,N-CDs）为信号指示剂,二氧化锰片层（MnO2）为猝灭剂,硅/氮共掺杂碳点可负载到表面带负电荷的二氧化锰片层上,形成Si,N-CDs@MnO2复合体,导致硅/氮共掺杂碳点的荧光信号逐渐减弱。此外,硅/氮共掺杂碳点的荧光发射光谱与二氧化锰片层的吸收光谱有部分的重叠,因此为荧光共振能量转移机制的发生提供了一个良好的平台。当向复合体系中引入还原性的AA时,二氧化锰片层被还原为Mn2+离子,硅/氮共掺杂碳点的荧光信号恢复。该方法基于硅/氮共掺杂碳点构建的荧光“turn-on”型传感方法实现对AA的检测,检测限为0.102μM,并于维生素C咀嚼片中成功地检测到AA,展现出一定的应用前景。3.基于氮掺杂碳点构建的荧光“turn-on”型传感方法检测多巴胺（DA）。DA作为常见的化学还原剂,其表面上连接的邻二酚羟基基团具有较强的供电子效应,可改变氮掺杂碳点的推-拉电子体系,导致氮掺杂碳点荧光性能的变化。基于氮掺杂碳点构建的荧光“turn-on”型传感方法可实现对DA的灵敏性和特异性检测,检测限低至33.3 nM,且在人体尿液和胎牛血清样品中也可对DA进行测定,在神经母细胞瘤细胞中也可实现外源性DA的检测。