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纳米材料具有明显不同于传统材料的光、电、磁等物理性质和化学性质,呈现出独特的表面效应、量子尺寸效应等等,在生物医学、电子器件、传感器及工业催化等领域发挥着独特的作用,成为当今先进材料研究的热点。其中,荧光纳米材料由于具有优良的光学性质,成为人们在研究生物医学、传感器等领域的第三只“眼”,而备受研究者的青睐。合成性能优越荧光纳米材料成为促进这些领域发展的关键因素之一。目前,广泛研究的荧光纳米材料包括量子点、聚合物量子点、贵金属纳米簇、荧光碳纳米材料、稀土上转换纳米材料等,其中因具有良好的生物相容性,低毒性及良好的荧光性质和稳定性,在生物领域及传感器方面有极大的应用前景,金纳米簇和荧光碳纳米材料成为上述荧光纳米材料的重点研究对象。本论文正是在这一研究背景下,致力于合成制备金纳米簇,荧光碳纳米材料,并开展相关的表征及应用相关方面的研究。本论文将纳米技术、制备技术和分析技术等结合起来,围绕金纳米簇,荧光碳纳米材料的合成制备及其在细胞成像和荧光传感器的应用研究中开展工作,主要研究内容分为以下几个部分:1.研究背景详细介绍了金纳米簇和荧光碳纳米材料的性质、合成方法和相关应用,并总结了近年来有关金纳米簇和荧光碳纳米材料的研究进展。2.以高半胱氨酸为稳定剂/还原剂简单快速制备橘黄色荧光金纳米簇及其在细胞成像上的应用研究通过“一步法”的制备策略,简单、快速合成了高半胱氨酸包被的金纳米簇。该方法制备金纳米簇只需要15分钟,所合成的金纳米簇通过紫外可见分光光度计、荧光分光光度计、高分辨透射电镜和X射线光电子光谱分析法等进行表征,结果表明,所合成的金纳米簇具有较小的尺寸,粒径为1.6±0.2 nm。该金纳米簇的最大发射光谱峰位在560 nm处,且具有较大的斯托克位移（约为120 nm）和较高的荧光量子产率（3.1%）。另外,在生理p H环境和离子强度下具有良好的稳定性,细胞毒性实验表明,以高半胱氨酸为稳定剂/还原剂制备的金纳米簇具有可以忽略的细胞毒性,有希望作为细胞成像的荧光探针,我们把合成的金纳米簇应用到细胞成像领域中,发现其可以成功点亮细胞。3.以去活性的酪蛋白为稳定剂/还原剂制备橘红色荧光金纳米簇及其在细胞成像和汞离子传感上的应用使用去活性的酪蛋白为稳定剂和还原剂,在氯金酸存在的条件下,“一锅煮”法制备了具有荧光性质的金纳米簇。反应溶液的p H,酪蛋白和氯金酸的比例在合成荧光金纳米簇的过程中起了重要作用。获得的金纳米簇通过紫外可见分光光度计、荧光分光光度计、高分辨透射电镜和X射线光电子光谱分析法等进行表征。结果表明,所合成的金纳米簇的粒径较为均一,大小为1.7±0.2 nm。最大发射光谱峰位在600 nm,紫外灯下显示橘红色荧光,荧光量子产率为4.3%,具有较大的斯托克位移（230 nm）和较高的稳定性。细胞毒性实验表明该金纳米簇具有较低的细胞毒性,可应用于细胞成像领域。另外我们发现汞离子能够与该金纳米簇强烈相互作用,从而导致荧光猝灭。基于此,我们建立了一种检测汞离子的荧光传感器。4.绿色制备水溶性的氮掺杂荧光碳点及其在细胞成像上的应用在本章的工作中,我们利用有机试剂--三乙醇胺作为碳源和氮源通过一步热解法制备了性能优良的水溶性的氮掺杂的荧光碳点NCDs,所制备的NCDs在紫外灯下显示出强烈的蓝色荧光（荧光量子产率高达16.8%）和激发光波长依赖性的荧光性质。此外,NCDs表现出良好的水溶性、小的尺寸、高抗盐性和抗光漂白性及在p H 4-9范围内的良好的稳定性,表明NCDs有良好的生物应用前景。通过生物相容性评价和体外细胞成像研究显示出所制备的NCDs具有可以忽略的细胞毒性,可以作为荧光探针用于生物成像。这些结果表明,以三乙醇胺为碳源和氮源制备的荧光碳点在细胞成像方面有潜在的应用前景。5.以酪蛋白为前驱体制备水溶性的氮硫共掺杂荧光碳点及其成像和荧光传感上的应用本章中以酪蛋白为原料,采用“一步”热解法制备氮硫共掺杂的荧光碳点NSCDs,所制备的NSCDs通过紫外分光光度计,荧光光度计,X射线光电子能谱和红外光谱等表征手段进行表征。该氮硫共掺杂碳点在紫外灯下发去蓝色荧光（荧光量子产率为31.8%）,且具有上转换荧光性质。此外,NSCDs具有良好的水溶性和光稳定性,通过生物相容性评价和体外细胞成像研究显示出所制备的NSCDs具有可以忽略的细胞毒性。另外,我们发现汞离子能够与该荧光碳点强烈相互作用,从而导致荧光猝灭,因此建立一种检测汞离子的荧光传感器,该方法的线性范围为0.01-0.25μM,检测限是6.5 n M。用该传感器检测加标水样,回收率为95.4-106.3%,相应的标准偏差为3.6-8.6%。此外,我们发现L-半胱氨酸、高半胱氨酸和谷胱甘肽等含巯基物质可以恢复上述NSCDs-Hg2+的荧光,由此建立以NSCDs-Hg2+体系荧光传感检测巯基物质的方法。该NSCDs-Hg2+体系检测L-半胱氨酸的线性范围为1-10 mM,最低检测限为23.6 n M;检测高半胱氨酸的线性范围为0.2-2.5 mM,最低检测限为12.3 n M;检测谷胱甘肽的线性范围为0.1-2.0 mM,最低检测限为16.8 n M。该NSCDs-Hg2+体系用于检测血清样品中的巯基物质也获得了令人满意的结果。除此之外,所制备的NSCDs用于He La细胞荧光成像结果表明NSCDs有可以忽略的细胞毒性,可以作为荧光探针用于细胞成像。