碳点,一种通常由中间碳核和表面含N/O官能团组成的粒径小于10 nm的类球形荧光颗粒,因其优异的光致发光特性以及潜在的市场应用价值成为碳材料家族一颗冉冉升起的新星。本论文主要围绕碳点的快速合成以及功能化应用方面展开研究和探索,具体内容如下:1.通过酰胺缩合反应,将高温碳化柠檬酸制备的碳点(CD_CA)进行表面罗丹明B酰肼功能化,合成了一种比率型荧光探针（RbH-CD）并用于检测Hg²⁺,该传感器对Hg²⁺具有高选择性。此外,与单一荧光探针和多数“turn-off”型传感器相比,此种罗丹明酰肼功能化的比率型纳米传感器可以很灵敏地实现“肉眼”对目标离子的定性和半定量检测。2.分别选择二氧化硅气凝胶和金属-有机框架（MOF）作为基质,通过在制备载体的过程中直接添加具有特殊表面官能团的碳点(CD_saw和CD_PPDA),合成了两种固态复合发光材料,有效避免了碳点聚集引起的猝灭。第一种是基于制备的CD_saw表面含有丰富的羟基可以引发正硅酸四乙酯的凝胶化,通过溶胶-凝胶法制备了CD_saw作为凝胶中心的量子产率为43.4%的具有强发光的CD-silica气凝胶材料,并且将获得的CD-silica用于苯胺蒸汽的传感,在最佳条件下苯胺气体的荧光猝灭效率可达到76.4%。第二种是将CD_PPDA和MOF载体通过两种不同组装策略,分别合成了CD@MOF和CMOF复合发光材料。有趣的是,不同策略分别导致CD_PPDA的荧光发生红移或蓝移。CD@MOF的红移可以归因为连续的重吸收和再发射过程。而对于CMOF,一方面CD_PPDA和有机配体之间的脱水反应导致CD_PPDA表面态发生改变,另一方面空间位阻效应和吸电子官能团的引入削弱了共轭效应,使得CD_PPDA的荧光发射发生蓝移。最后,通过混合两种荧光粉实现了白光发射并将其应用于WLED,其CIE坐标为（0.32,0.38）,非常接近于纯白光发射。3.采用对苯二胺和草酸为前驱体,通过改变溶剂热反应的溶剂种类合成了蓝色碳点（b-CD）和红色碳点（r-CD）且成功的应用于HeLa细胞成像,展现出优异的染色效果。此外,制备的r-CD表现出很好的溶剂和pH响应。当将已制备的r-CD分散于不同的溶剂中时,可以得到从红色到绿色的各色荧光发射。实验推测r-CD对于溶剂响应的可调光致发光机制可归因于表面态的改变。当将r-CD溶于不同pH的溶液时,由于质子化和去质子化引起的表面电荷的改变,随着pH的降低,可见光下r-CD溶液颜色显示出从红棕色过渡到淡紫色,表明其具有“肉眼”检测pH值的潜力。综上,实验通过控制反应前和反应后的溶剂以及溶液的pH三种策略实现了碳点的荧光调谐并获得了多色碳点,方法简单快捷。