纳米碳点(C-dots)是一种具有类似量子点光致发光性能的新型荧光碳纳米材料。由于C-dots具有优良的物化性质,在生物医学、生化分析及光电催化等方面被广泛应用。目前,C-dots的合成还存在很多不足,如操作繁杂、条件苛刻及成本高等;在应用方面,C-dots的诸多优良性质均未得到充分利用。因此,发展新的C-dots合成方法和拓展C-dots的应用具有重要意义。电化学法制备纳米材料具有合成可控、绿色及操作简单等特点。本论文在简要归纳C-dots的合成、发光性质及生化应用的基础上,利用电化学手段合成了一系列具有出色发光性质的C-dots,并基于这几种C-dots不同的性质构建了几种高性能的生物小分子传感器,主要研究内容如下:1.以石墨棒为碳源,在Na OH/水电解体系中,通过电化学氧化刻蚀快速合成了尺寸均一的C-dots。通过一系列表征手段,对制得的C-dots的内部结构及表面基团进行了分析。考察了纯水、酸性、中性及碱性环境中电化学氧化刻蚀石墨棒制备C-dots的情况,发现适量的碱能增强电解过程中羟基自由基及氧自由基等氧化活性物质的活性,从而提高对石墨棒的刻蚀效率,提高C-dots的制备效率。该法操作简单且低耗高效,为电化学合成纳米材料提供了重要借鉴。2.提出了一种新型以氧化石墨(GO)为原料大规模电化学制备石墨烯量子点(GQD)的方法。以GO水溶液为原料,Pt片为电极,不使用其他任何化学试剂,在纯水中快速大批量制备了GQD,且其产率高达65.5 wt%。该法突破了传统电化学制备GQD必须使用碳源用作刻蚀(工作)电极的局限,改进了其制备规模问题。制得的粗产物经过简单的处理后,可得到尺寸不同、荧光性质不同的GQD。此外,制得的GQD拥有良好的类酶催化活性,能够催化H2O2对四甲基联苯胺的氧化。基于此,成功用于检测H2O2与葡萄糖。该法绿色环保且简单高效,有望在GQD的实际生产中获得应用。3.首次利用了单一的简单有机小分子作为碳源,建立了一种通过电化学碳化可控合成C-dots的新型电化学方法。与传统电化学碳材料阳极氧化蚀刻制备C-dots不同,采用该法能在数小时内合成大量高品质的C-dots,且产物尺寸随着碳化电压的改变而变化。实验结果表明,制得的C-dots粒子大小随着电压的增加而增大。本方法的优点在于无需对产物进行繁琐的修饰及纯化处理,制得的C-dots的荧光量子产率(QY)高达14.9%。此外,成功地将制得的C-dots导入到宫颈癌细胞中,得到了标识度高的细胞成像图像。该法打破了传统电化学氧化刻蚀碳素材料的理念,拓展了电化学手段在纳米合成的应用。4.利用电化学碳化手段,以乙醇胺为碳源合成了氮掺杂的C-dots(NC-dots)。制得的NC-dots具有出色的发光性质,且显示出优良的光稳定性。基于NC-dots与Au NPs的相互作用,制备了NC-dots/Au NPs,构建了同时拥有比色和荧光信号的半胱氨酸(Cys)传感器。基于位阻效应,NC-dots/Au NPs可选择性地与空间结构较小的Cys反应,从而能将其与分子结构较大的谷胱甘肽(GSH)进行区分。NC-dots/Au NPs对Cys具有良好的灵敏度和选择性,其检测限为4 n M,且运用标准加入法成功的对人血清中的Cys进行了检测。该纳米传感器操作简单、信号多元且直观、灵敏度高、选择性好,有望在生物分析等领域得到更广泛的应用。5.以乙二醇和乙二胺为前体,通过电化学碳化法制得具有优良光性质的NC-dots。基于Fenton反应,Fe2+存在下,H2O2能明显地猝灭NC-dots的荧光。基于此,构建了荧光传感器用于葡萄糖的检测。当葡萄糖浓度为2-120μM时,NC-dots的荧光猝灭程度与葡萄糖浓度存在着良好的线性关系,其检测限达到0.5μM。与医用血糖仪进行比较,考察了该传感器在实际样品中的应用,发现检测结果与仪器所得结果相近。该检测体系灵敏度高、选择性好,丰富了C-dots的应用。