p H值是评估环境和生物机体的理化性质的重要参数。土壤、水质的p H值会直接或间接影响工业、农业及制造业的生产。生物机体内p H值的改变往往伴随着机体的生理和病理反应,比如细胞凋亡、胞内吞噬和肿瘤生长等。对p H进行监测在化学传感、环境检测、食品药物分析、生物医疗等方面具有重要的科学研究意义和现实应用前景。在已经开发出的监测环境水质和生物细胞内外p H值的分析方法和技术中,荧光p H指示剂因其高灵敏度、高选择性、高时空分辨率、实时和原位成像等优点受到广泛关注。然而利用有机染料作为荧光载体构建小分子p H传感器具有光漂白、光毒性、生物相容性差和背景自荧光干扰等局限性。碳点（Carbon dots,CDs）作为一种新型碳基荧光纳米材料因其优良的化学和光学性质为p H传感器的发展扫清了众多障碍。近年来,有关p H响应型碳点的研究层出不穷,但仍存在生物质前驱体研究较少、制备过程繁琐、检测范围窄、荧光量子产率不高等不足。本论文通过对碳点进行杂原子掺杂、功能化修饰来提高其量子产率并优化其发光性能,探索碳点基p H传感器的应用价值。论文第一章主要概述了碳点的物理化学性质、制备方法、功能化方法及应用。同时对p H响应型碳点的研究概况进行论述,包括合成前驱体、制备方法、p H响应机理及其在p H传感和生物成像等方面的应用。在第二章中,选取柠檬酸和N-甲基硫脲为原料,通过水热法成功合成N、S共掺杂碳点（N,S-CDs）,量子产率高达37.8%,是未经掺杂碳点的6.5倍。N,S-CDs在碱性介质中表现出明显的荧光增强,通过详细表征探究其p H响应机理,推测是其在碱性条件发生聚集导致n-π*吸收和荧光强度的陡增。在酸性条件下,N,S-CDs表现为明显的荧光猝灭,基于此可构建可视化p H传感荧光试纸来快速识别酸性物质。同时将N,S-CDs成功应用于Hela细胞成像,为实现细胞内p H值的实时动态监测提供了思路。在第三章中,以邻苯二酚和1,4-丁二胺为反应原料,采用一步水热法制备氮掺杂碳点（N-CDs）。制备的N-CDs以370 nm波长激发,在533 nm处发出明亮的黄绿色荧光,量子产率约为21.58%。实验发现日光下N-CDs溶液的颜色随着p H值的不同呈现可视化的变化,从而达到区分溶液酸碱性的目的。因此,实验对该N-CDs作为p H传感器进行酸碱裸眼快速定性识别和生物成像进行初步研究。在四章中,以富氮生物质材料黑木耳为碳前驱体,通过一步水热法制备氮掺杂的功能化蓝色发光CDs。该方法使用的碳源材料来源广泛、制备过程绿色低耗、合成方法方便快捷。制备的CDs的荧光强度与p H在4-13范围内表现出良好的线性响应,实验依此提出了一种检测范围宽、选择性好、可逆响应良好的p H定量测量方法,并成功应用于实际水样中p H值的测定。此外,该CDs可应用于防伪加密和生物成像。