类石墨烯量子点（QDs）主要由碳、氮、磷、硼等非金属元素组成,是基于石墨烯、氮化碳、黑磷、氮化硼等二维材料获得的QDs。这类QDs具有光稳定性好、比表面积大、表面基团丰富、量子产率高和无毒无污染等特点,能够在水体系环境中无需预处理直接进行生物应用而备受关注。然而,类石墨烯QDs因存在水溶液中团聚、对共反应剂的存储能力弱、粒子间电阻高和缺乏生物识别功能等的缺陷,因而阻碍了其在生物传感器研究领域的进一步应用。本论文致力于通过表面修饰和材料复合,在提高类石墨烯QDs发光性能的基础上,实现生物识别和刺激响应功能。利用类石墨烯QDs光学检测方法范围广、灵敏度高、选择性好和材料易获取等独特的优势,将它们应用于生物检测体系。获得了如下主要结果:1、强碱性腐蚀剂乙二胺对g-C3N4纳米片在高温下进行裁剪,利用自上而下切割的方法制备了氮化碳QDs（CNQDs）。g-C3N4纳米片中存在大量含氮骨架和含氮基团,同时,乙二胺又提供了大量的-NH2,所以CNQDs表面除了少量的-COOH外,基本上由极性基团-NH2覆盖。光致发光（PL）谱学研究表明,在290 nm的紫外光至450 nm的可见光激发下,CNQDs能产生510 nm为发射中心的荧光。在410nm激发下,与孤对电子（LP）态相关的辐射复合产生的荧光量子效率最高,达到21%。2、为了能和嵌段共聚物在水溶液中进行自组装,将精氨酸和油胺共同碳化,采用一步溶剂热法自下而上合成了表面由烷烃修饰的非极性碳QDs（NPCDs）。NPCDs的合成产率高,并且发光性能好,荧光量子产率最高达到26%。在极性水溶液中,NPCDs发生团聚且难以分散,但NPCDs在非极性溶剂中具有优异的分散性。3、抗坏血酸（AA）对溶液中CNQDs的PL强度有明显的影响,由此我们利用CNQDs建立了一种灵敏度高、特异性好的AA检测方法。PL检测发现,在CNQDs分散液中加入AA后,510 nm波长的LP态荧光逐渐淬灭,表明LP态活性下降。由于CNQDs具有大的比表面积和丰富的氨基基团,而AA在生理pH下以阴离子形式存在,所以,CNQDs与AA之间的静电相互作用抑制了 CNQDs中LP态的荧光,产生了静态猝灭效应。由于位阻效应和氢键作用,CNQDs构成了灵敏的、选择性高的AA检测平台。实验表明,该方法检测范围为0.5到200μM,检测限为150 nM。CNQDs荧光猝灭策略能够成功应用于血清样本中AA浓度的测定。这种高灵敏高选择性的检测方法,在临床AA检测相关领域的研究中具有潜在的应用前景,其机制为细胞内AA检测提供了新的思路。4、具有刺激响应性能的嵌段共聚物自组装体在超结构领域备受关注,我们设计并制备了由嵌段共聚物F127和NPCD组成的F127/NPCDs纳米球。实验发现,在疏水作用力下结合的纳米球表现出电化学发光（ECL）信号相关的刺激响应。通过循环伏安、ECL、PL和电子顺磁共振等谱学的研究,发现F127/NPCDs纳米球内部具有两种次级结构,即疏水层和亲水层。疏水层由NPCDs和F127的聚丙烯PPO基团组成,亲水层由F127的聚氧乙烯PEO组成。亲水层作为共反应剂的储存库,可以吸附大量的SO4·-,用于激发附近疏水层中的NPCDs,所以,纳米球在较低的电压下产生ECL发射。在非极性溶剂中,NPCDs与F127的分离导致NPCDs与SO·-接触不足,因此NPCDs需要更大的电位才能产生ECL,进而通过独特的开启机制表现出刺激响应性能。体外细胞毒性实验表明,F127/NPCDs纳米球具有良好的细胞相容性。刺激响应纳米球通过合理设计有望作为生物微电极材料,在生物监测、组织成分识别和药物缓释等领域有着广泛的应用价值。