分子和离子识别是化学、生物学和材料科学中一个至关重要的现象,是超分子化学研究的基础。分子识别发生在一个为人们不能直接感知的微观世界里,因此想了解和研究分子间的识别行为,需要通过具有特殊性质的分子探测器件输出可观测的宏观信号。在这些信号中,最为直接的方式是以光信号的形式表达出来。将经过特殊设计的荧光分子探针引入到待测体系中,能够将分子识别的信息转换成荧光信号传递给外界,从而使人与分子间的对话成为可能,架起宏观世界和微观世界联系的桥梁,是当前分子离子探针研究中的重点和热点。本论文包含以下几方面研究内容：1.利用简单的席夫碱反应设计合成了荧光探针XJ和XB,并对其识别铜离子效果进行研究。还利用紫外和荧光光谱滴定,核磁、质谱和单晶衍射等分析方法,对识别过程和机理进行了探讨。以水合肼为连接基团时,配体易于缔合,Cu2+离子均以1：2的化学计量比与配体配位。2.本论文在一系列工作的基础上,设计并合成了Cu2+荧光探针DP,DC。其中,DP结合Cu2+后荧光淬灭,识别Cu2+的最低限为1μM,并可以在MCF-7细胞中应用进行荧光成像实验。DC结合Cu2+后荧光可增强75倍,量子效率达到0.30,是目前为止最亮的Cu2+荧光探针之一。识别Cu2+的最低限为0.5 ppb,可定量检测0-1 ppb范围内的Cu2+。在HeLa活细胞共聚焦荧光成像表明该探针能成功地实现生物活细胞内(细胞内灵敏度低至0.3 ppm)的原位铜离子检测,具有良好的应用前景。这两个探针是目前少有的几个能在活体细胞中实现对铜离子高选择性、高灵敏度识别的荧光探针之一3.对于高性能的铜离子识别探针材料化进行了研究,实现了探针材料化的目的。通过氢键,铜离子探针BQ固载在氨基化的分子筛SBA-15-NH2上,结果表明该材料荧光探针材料在纯水中对铜离子的检测限为1μM,为分子探针的材料化提供了有效方法。