水是生命之源,水体污染严重威胁着所有生命体的生存和安危,阻碍和制约着经济和社会的进一步发展。重金属离子和硝基芳香族化合物是水体中常见的污染物,它们的高灵敏度检测和有效去除对保障人类健康、维护社会可持续发展具有重要意义。近年来,新型纳米材料和DNA酶在污染物的检测与去除已成为环境分析化学的研究热点,并表现出巨大的应用潜力。本论文围绕氮掺杂纳米材料和DNA酶在重金属离子等污染物的检测和吸附应用开展研究,主要包括以下内容:1.提出了一种制备氮掺杂石墨烯量子点（NGQDs）新方法,产物具有优异的光学和化学性质。NGQDs能够加速5,10,15,20-四（1-甲基-4-吡啶基）卟啉四（对甲苯磺酸盐）（TMPyP）与Cd²⁺的络合反应。随着卟啉金属化进行,TMPyP和NGQDs的光谱都会发生显著变化,据此构建了快速灵敏多信号检测Cd²⁺离子的新方法。此工作揭示了NGQDs加速卟啉金属化的催化机制,显示了石墨烯基纳米材料在调节卟啉金属化方面的优异性能。2.发现NGQDs和痕量Hg²⁺共存时,可显著加速TMPyP与Mn²⁺或Co²⁺等中等离子半径的金属离子之间的配位反应。研究发现,NGQDs作为Mn²⁺的“载体”,能够“携带”Mn²⁺靠近卟啉环,与此同时,Hg²⁺能与TMPyP迅速反应形成“Sitting-atop”结构,通过取代反应催化Mn²⁺进入卟啉环中。NGQDs的加入极大提高了Hg²⁺的催化效率,可用于构建高灵敏、高选择性、多信号的Hg²⁺探针。此工作证明了纳米材料与金属离子之间的协同作用,可推广到金属离子与纳米酶催化活性的研究中。3.发展了一种简单绿色的氮化硼量子点（BNQDs）制备新方法。产物BNQDs除了具有良好荧光性能,还具备优异的热稳定性、耐盐性、耐酸耐碱性以及抗光漂白能力。基于2,4,6-三硝基苯酚（TNP）和BNQDs之间的内滤效应,构建了一种新颖的荧光检测TNP方法,实现了TNP快速、灵敏和高选择性检测,拓展了新型纳米材料荧光探针的制备和应用研究。4.创建了一种一锅法制备硼碳氮纳米片（BCN NSs）新方法。该方法简单快捷,所制备BCN NSs具有良好的界面性质,包括具有丰富的官能团、比表面积大且亲水性高。BCN NSs对重金属离子(尤其是Hg²⁺和Pb²⁺)表现出优异的吸附性能,具有吸附量大且吸附速率快等特点,拓展了新型无机二维纳米材料在污染物去除方面的应用,在废水净化中具有应用潜力。5.发现Pb²⁺与DNA T30695形成的G4结构具有优异的酶催化活性,能显著催化卟啉与金属离子之间的反应,其催化性能与蛋白酶的相当,且优于其它金属离子参与的DNA酶。Pb²⁺为DNA酶的特异性辅酶因子,并利用卟啉金属化过程中荧光光谱的变化,实现了Pb²⁺的高选择性、高灵敏度比率荧光检测。此工作也为新的DNA酶和辅酶因子的研究提供了新思路。6.发现Cu²⁺在过量核苷酸或核碱基（尤其是5′-单磷酸鸟苷（GMP））存在时具有优异的过氧化氢酶活性,快速催化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（TMB）氧化。据此,在过量GMP的溶液中实现了Cu²⁺的比色法、高灵敏度稳定检测。此工作揭示了探针中过量配体的存在可有效检测灵敏度,增强探针稳定性,实现复杂环境中的快速检测。