石墨烯量子点（GQDs）是一种具有较高结晶度的碳量子点（CQDs）,GQDs和CQDs拥有优异的光学稳定性和水分散性,及可调节的荧光发射/激发性等特性,是有望替代无机量子点的碳纳米材料。CQDs在金属离子检测、生物成像、疾病诊断治疗、太阳能电池等领域展现独特的应用前景。生物质是一种绿色可再生的资源,其含有丰富碳原子及杂原子（如N、S、P等）,是制备CQDs的理想原料。生物质CQDs的合成方法主要为水热法,存在荧光量子效率较低和光学稳定性有待提高的不足。本论文在柠檬酸-尿素体系中引入含氨基的壳聚糖、明胶及大豆蛋白,采用简单的一步水热法,及乙醇沉淀的分离方法获得N掺杂碳量子点（NCQDs）、N掺杂石墨烯量子点（NGQDs）、N、S双掺杂石墨烯量子点（N,S-GQDs）。研究了NCQDs、NGQDs和N,S-GQDs的结构、光学性质及其对金属离子的检测性能,初步探讨了NGQDs的发光机理,为合成高性能生物质CQDs提供帮助。本论文创新点如下:1)以壳聚糖或明胶的柠檬酸-尿素水溶液为原料,采用水热法和乙醇沉淀的分离方法分别合成了氮掺杂碳量子点（NCQDs）和氮掺杂石墨烯量子点（NGQDs）。2)以大豆蛋白的柠檬酸-尿素水溶液为原料,采用水热法和乙醇沉淀的后处理方法合成N、S双掺杂石墨烯量子点（N,S-GQDs）。3)明胶-柠檬酸-尿素体系合成的NGQDs具有上转换发光光谱,激发波长独立性的特性,并具有高的荧光量子效率（28.50%）。4)NCQDs、NGQDs和N,S-GQDs具有优异的水分散性,对Fe³⁺或Pb²⁺敏感。本论文主要研究内容与结论如下:1.以壳聚糖-柠檬酸尿素水溶液为原料,采用一步水热法及乙醇沉淀釜液的分离方法合成了氮掺杂碳量子点（NCQDs）。通过FTIR、UV-vis、XRD、Raman、XPS、荧光光谱、TEM和zeta电位表征了NCQDs的结构与性能。结果表明:NCQDs水分散液具有明亮的蓝色荧光,NCQDs的直径范围为2-10 nm,其荧光量子效率为6.60%,碳量子点产率为85.3%。NCQDs对Fe³⁺离子的选择性好,其检测限为1.57μM。本工作探索了壳聚糖基NCQDs的绿色合成方法,为该碳量子点应用于Fe³⁺的检测提供帮助。2.明胶、柠檬酸和尿素体系通过水热法合成了N掺杂石墨烯量子点（NGQDs）,探讨了明胶含量对NGQDs量子效率的影响。通过FTIR、UV-vis、Raman、XPS、荧光光谱、TEM和zeta电位表征了NGQDs的结构与性能。结果表明:明胶与柠檬酸-尿素的质量百分比为7.7 wt.%时,合成的NGQDs的荧光量子效率最高,为28.50%。Raman和HRTEM表明NGQDs是一种典型的石墨烯量子点,具有0.24 nm晶格条纹间距及FFT衍射环。NGQDs具有激发波长独立性,其发射波长集中在470 nm。NGQDs的发射光谱具有上、下转换特性,NGQDs具有良好的水分散性、pH敏感性和氯化钠水溶液稳定性。NGQDs对铅离子有较好的检测能力,其检测限为0.48μM。具有上下转换和激发波长独立性的NGQDs将在生物成像中显示独特的用途。3.大豆蛋白-柠檬酸-尿素体系通过水热法合成N、S共掺杂的石墨烯量子点（N、S-GQDs）,大豆蛋白与柠檬酸-尿素的质量比影响N,S-GQDs的量子效率。通过FTIR、UV-vis、XPS、荧光光谱、TEM和zeta电位表征了N,S-GQDs的结构与性能。结果表明:大豆蛋白与柠檬酸-尿素的质量百分比为5.0 wt.%时,合成的N,S-GQDs水分散液具有明亮的蓝色荧光,荧光量子效率高达9.23%。N,S-GQDs对Fe³⁺的检测限为0.95μM。