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石墨烯量子点（GQDs）被定义为将单层石墨烯切割成尺寸小于2-20nm的小块（盘）而获得的产物。由于GQDs具有很高的比表面积,良好的的生物相容性和低毒性,因此GQDs正逐渐在生物成像、生物传感、光伏器件、发光二极管、光电探测器、光催化和锂离子电池等应用领域中出现。通过球磨法制备了氮掺杂的氧化石墨烯量子点,除了对该材料的结构做了相应的表征,还对该材料独特的催化性能和光学性能做了详细的研究。在第二章中,该部分内容提出了一种新的制备路线,使用球磨法来制备氮掺杂的氧化石墨烯量子点。该方法以石墨为起始原料,三聚氰胺为起始氮源,氢氧化钾为化学剪切力,成功的剥离出具有丰富含氧官能团的氮掺杂的石墨烯量子点（N-GQDs）。制备的N-GQDs系列产品,平均直径均小于5nm,厚度在1-2nm之间,大约2-3层。该方法成本低廉,简单高效,真正实现了纯机械法、大规模生产水溶性石墨烯量子点。在第三章中,通过一个有趣的实验现象:球磨法制备的N-GQDs参与了一个超快的化学反应。将盐酸加入N-GQDs的固体粉末中观察到大量CO2的释放,将酸加入N-GQDs-300的水溶液中,发现悬浮液聚集沉降。通过一系列的表征观察到:在有大量酸的环境中,N-GQDs-300结构发生强烈的变化,表现为含氧官能团（包括C-O, C=O基团）的降低,SP2碳含量（包括C-C, C=C和C-H键）的增加。此外,N-GQDs-300缺陷程度显著增加。随后,电子顺磁共振（EPR）的结果表明N-GQDs-300的水溶液在化学转化期间产生了包括单线态氧（1O2）,羟基自由基（·OH）和超氧阴离子（·O2-）在内的活性氧簇（ROS）以及过氧化氢（H2O2）。根据以上实验,推测出了一个合理的反应机理,在整个反应过程中,N-GQDs表面的含氧官能团捕获02,随后02接受电子和H+,转化出多种活性氧自由基。水分子接受空穴,转化出羟基自由基（·OH）。生成的ROS协同氧化N-GQDs上的含氧官能团,最终释放出CO2。在第四章中,发现N-GQDs水溶液表现出了多色发光。当激发波长从325nm变化到665nm时,用肉眼可以看到多色荧光也随之产生。这是首次实现在单一水溶液相中,能表现出白光、绿光、黄光、红光四种荧光激发依赖行为。其中白光,除了简单的球磨过程,不再经过后合成修饰或者其他材料的复合能够实现,非常独特。大规模制备的N-GQDs-500显示出非常优异的荧光量子产率（QY）,其中N-GQDs-500-2的QY达到26.61%。而与强酸反应后的还原石墨烯量子点（N-rGQDs）的QY依然很高,达到了 23.79%。