碳量子点在碳材料中称得上是一颗新星,基于自身优异的光致发光特性和低毒性等优势逐渐成为半导体量子点的完美替代品。它既继承了半导体量子点的优点,也规避了它致命的缺点,引起科学家们的广泛关注。本论文以绿色安全的方法制备了两种不同性能的碳量子点,不仅对它们的形貌、结构和荧光性能进行了表征,也将它们应用于离子传感、pH传感以及生物成像等。1、我们以首乌藤为原料用水热法合成了对Fe³⁺有较高选择性的碳量子点,它能发出蓝色荧光,且其发射峰的位置会随着激发波长的增大而发生红移。结合透射电镜和原子力显微镜的分析,发现合成的碳量子点平均粒径为2.3±0.5 nm;通过红外光谱和X射线光电子能谱对其表面结构进行分析,发现表面含有羧基、羟基等官能团;我们也将该碳量子点应用于体外细胞成像,同时利用其对Fe³⁺的高选择性将它应用于活细胞中Fe³⁺传感。2、我们选取柠檬酸作为碳源,叶酸作为氮源,利用水热法合成了N-掺杂的碳量子点。该碳量子点能够发出明亮蓝色荧光,具有低毒性和良好的生物相容性的特点,其平均粒径为3.6±1.0 nm,且表面含有氨基、羧基和羟基等官能团。我们将该碳量子点应用于水溶液中Hg²⁺检测和pH传感。更有趣的是,该碳量子点也能应用于监测活细胞内的微量Hg²⁺以及pH的变化。