近年来荧光探针在合成化学、药物科学、食品科学、生命科学、材料学以及信息科学中扮演着日益重要的角色。相比于原子吸收光谱、原子发射光谱、化学滴定分析、离子色谱和电化学分析等传统检测技术,荧光探针具有操作方便、仪器简单、成本低廉、选择性好、灵敏度高、响应迅速、检出限低等优点,广泛用于检测阴、阳离子、生物大分子及pH。目前,大部分有机荧光探针存在ACQ效应,水溶性差,细胞透过性不好,不能应用于生物细胞成像及活体组织器官中。鉴此,本论文基于三苯胺和菁染料设计合成了几种高选择性和灵敏度的有机小分子荧光探针,在水溶液中检测其重金属离子、阴离子及pH识别性能,研究其作用机理,并将探针应用于生物细胞及活体组织中。（1）通过氰基与三苯胺之间的亲核加成反应合成了一种新颖的三苯胺类荧光探针1,由核磁光谱、红外光谱、高分辨质谱及元素分析表征其结构。1具有很强的AIE效应,能在近乎纯水溶液中检测识别Fe³⁺、CN^-和SO₃^2-,检出限分别为1.44μM、9.88 n M和0.107μM。其中CN^-的检出限远低于WHO规定的饮用水中最高限度（1.9μM）。Job曲线和¹HNMR数据表明其结合比均为1:1。由核磁滴定探究其作用机理发现,1含有的两个氰基与Fe³⁺通过配位键形成一个稳定的六元环,破坏了三苯胺、乙烯基和两个氰基之间的超共轭效应,减少有效共轭长度,导致荧光猝灭,达到识别目的。而CN^-或SO₃^2-则通过亲核加成到探针分子的乙烯基上,破坏其超共轭效应,使分子内能量转移,导致荧光猝灭。此外,将1制成试纸,可以检测Fe³⁺和CN^-,将其用于He La细胞中成像并检测Fe³⁺。（2）合成了一种含Schiff碱的三苯胺类荧光探针2,其在水溶液中分散性好,研究了其在不同pH溶液中的荧光行为,发现pH<2时,探针荧光猝灭,说明在强酸条件下,其对pH表现出很好的指示效果;pH为2-7之间时,其荧光强度与pH成线性关系。此外,还发现其对溶液的酸碱变化具有可逆性。由荧光光谱分析探针2在水溶液中的金属离子识别性能,发现其对Fe³⁺具有高选择性,检出限为0.511μM。作用机理是Fe³⁺与2中C=N键上的氮原子发生配位作用,促进分子内电荷转移（ICT）过程或者能量转移过程,导致荧光猝灭。2还能在He La细胞中成像并检测Fe³⁺。（3）开发了含吲哚和吡啶的菁染料荧光探针3,对Cu²⁺具有选择识别性能,检出限为1.24μM;而Pb²⁺使探针溶液荧光由蓝色变为橙色,表现出比率荧光计特性,指示效果非常灵敏,检测更准确,Pb²⁺的检出限为3.41μM。由核磁滴定分析发现Cu²⁺或Pb²⁺与探针分子吡啶环上的氮原子发生配合作用,引发荧光信号响应。在pH<5时,探针3对pH响应灵敏,其主要原因是探针分子在酸性溶液中质子化,存在ICT过程。将3制成检测试纸,遇Cu²⁺荧光完全猝灭;而检测Pb²⁺时,滤纸绿色荧光变为黄色。探针在Lo Vo癌细胞中清晰成像,且能在斑马鱼体内中发射强烈荧光,性能稳定。（4）设计含吲哚和喹啉的菁染料荧光探针4,能分析检测Fe³⁺,检出限为6.78μM。Fe²⁺对探针荧光无影响,当H₂O₂加入到4和Fe²⁺的溶液中,Fe²⁺能被氧化为Fe³⁺,而且葡萄糖氧化酶（GOD）氧化葡萄糖后会释放H₂O₂,故探针4/Fe²⁺体系能分析检测H₂O₂和葡萄糖,检出限分别为0.268μM和0.96μM,检测识别过程非常迅速。探针4在酸碱性溶液中荧光表现可逆,可覆载于TLC板呈现深绿色荧光,能用于监测挥发性有机气体,且可多次重复。由核磁光谱研究可得,由于喹啉环氮原子质子化,从而检测识别pH,而Fe³⁺则是与喹啉环上的氮原子络合,减少了喹啉环上的电子交换,降低其π电子密度,提高光诱导电子转移（PET）过程或者能量转移过程,导致荧光猝灭,实现识别过程。此外,探针4能在DU145细胞成像,且在斑马鱼体组织内具有良好的荧光表现,可用于生物活体标识。