金属离子在人们日常及生命活动中发挥着极为重要的作用，科学技术的发展与进步促使金属离子的检测变得日趋广泛。荧光探针由于灵敏度高、选择性好、操作简单、可实时检测等优势被认为是一种有效的分析检测方法，已在世界范围内受到科研人员的关注。荧光探针分子的设计合成也变得丰富多样，并广泛应用于化学分析及研究。由活性胺基和醛基缩合得到席夫碱荧光探针由于合成方法简单，来源广泛，分子结构中的C=N双键能够提供孤对电子与金属离子配位，因此是荧光探针设计的优选结构之一。荧光素和罗丹明由于具有良好的共轭性、激发和发射波长在可见光区及荧光性能随荧光团“开-关”环变化等优势成为设计荧光探针的重要材料。本文以荧光素、罗丹明为荧光团，设计合成三种席夫碱基小分子荧光探针和一种POSS杂化纳米分子探针，并研究了几种分子探针在不同溶剂中对金属离子的识别性能、响应机理和应用。主要内容如下：
　　1：综述了荧光探针的结构、类型和识别机理，不同结构的铜离子、镁离子和锌离子荧光探针的研究现状。
　　2：以荧光素和罗丹明为荧光团，有机小分子水合肼、无机纳米分子POSS-SH为连接基团，3-溴水杨醛和4-甲氧基水杨醛为修饰基团，设计合成三种席夫碱基小分子荧光探针RHBS、FHMS及FHBS和一种POSS杂化纳米分子探针PLYQ，并通过红外和核磁对探针分子结构进行了表征。
　　3：研究了探针RHBS、FHMS及FHBS在不同溶剂中的光学性能，分析结果表明：探针RHBS在DMSO溶液中可选择性识别Cu2+，在丙酮溶液中可作为检测Zn2+的双模式探针；探针FHMS在乙腈溶液中可作为检测Cu2+的比色探针；探针FHBS在DMSO溶液中可选择性识别Mg2+，在DMF溶液中作为检测Zn2+的荧光探针。并通过紫外-可见光谱、荧光光谱、Job-Plot曲线和核磁滴定等手段研究了三种席夫碱基小分子荧光探针在不同溶剂中对金属离子的识别性能和响应机理，发现荧光素和罗丹明B在未与金属离子作用时，内酰胺环处于闭合状态，与金属离子响应后，五元环被打开，内酰胺环中羰基O，亚胺基上的N、酚基上O均参与配位，同时还研究了探针在环境中的应用。
　　4：通过与席夫碱基小分子荧光探针FHBS光学性能的比较，首先研究了杂化纳米分子探针PLYQ在溶剂中的溶解性能，结果发现：POSS杂化纳米分子探针在DMSO溶液中对Mg2+有特异性响应，在DMF溶液中对Zn2+具有选择性，与席夫碱基小分子探针FHBS相比，杂化纳米分子探针PLYQ在保持原分子优良性能的基础之上，具有更强的抗干扰性、更好的亲水性、更稳定的配位能力，并进一步研究了PLYQ在生物环境的应用。