随着现代工业生产的急速发展,环境问题日渐严峻,因而环境污染的检测及预警研究就显得尤为重要。环境污染中,水体中重金属离子的的污染对人类的身体健康和生物体的影响都不容小觑,所以开发水体中重金属离子的检测技术就至关重要。与其他检测技术相比,荧光传感技术具有检出限足够低、灵敏度高、操作简便、不需要大型设备等多种优点,因而受到了科研工作者的青睐。一般的荧光探针通常具有水溶性不好的缺陷,不能直接应用于水环境中的离子检测,而对于水样中重金属离子的检测技术来说,能够直接实现对水溶液样品的检测尤为重要,因此,本文设计并制备了两类水溶性的荧光探针,并研究了它们对重金属离子的检测能力。研究结果如下:基于光致电子转移（PET）机理设计合成了一种分子荧光探针PP,以吩噻嗪作为发光基团,酰胺结构作为识别基团,并在酰胺上引入了二乙醇胺结构,以增强其水溶性。研究结果表明,PP分子能够实现直接对水中Pb²⁺的识别响应,灵敏度较高,检出限为9.11*10-8 M,响应速度较快且能够很快达到平衡。使用水热法,以青稞为碳源制备了一种氮掺杂碳点N-CDs,并对其进行了一系列结构及性能表征。研究结果表明N-CDs具有较规则的形貌,粒径较统一,主要分布在4-8 nm范围内,平均粒径为5.8 nm,具有多种含氮含氧官能团,具有较好的荧光性能。N-CDs能够实现对Hg²⁺的识别响应,专一性较好,检出限为0.48μM。由于制备的碳点具有较高的细胞兼容性,因此也可用于活体细胞的成像及细胞内Hg²⁺的识别。以蚕豆、蚕豆荚分别为碳源,通过水热法制备了碳点CCDs1和CCDs2及氮掺杂碳点CNCDs1和CNCDs2。研究发现制备过程中使用乙二胺对碳点进行氮元素掺杂,能有效减小碳点的尺寸,从而提高碳点的荧光量子产率。制备的氮掺杂碳点表面含有丰富的水溶性强的氨基、羟基、羧基等官能团,能对Hg²⁺实现水溶液中的直接响应识别。CNCDs1的细胞毒性较低,能够用于活体细胞的成像及细胞内Hg²⁺的识别。以豌豆、豌豆荚分别为碳源,通过水热法制备了碳点WCDs1和WCDs2及氮掺杂碳点WNCDs1和WNCDs2。研究发现制备过程中使用乙二胺对碳点进行氮元素掺杂,能有效减小碳点的尺寸,从而提高碳点的荧光量子产率。制备的氮掺杂碳点表面含有大量水溶性的氨基、羟基、羧基等官能团,能对Hg²⁺实现水溶液中的直接响应识别。WNCDs1的细胞毒性较低,能够用于活体细胞的成像及细胞内Hg²⁺的识别。