碳量子点(CDs)作为一种新型的荧光纳米材料,具有荧光性强、发射波长可调节、低的细胞毒性、发光性能稳定等优点,在细胞成像、分析检测和光学催化等领域具有广阔的应用前景。针对传统的单发射CDs,尤其是蓝光发射,存在对生物组织造成光损伤等缺陷问题,开发简单、一步法合成具有双发射特性的红光CDs成为研究的热点。本论文以吲哚为碳源,在碱/乙醇体系中,使用易操作的,低成本的电化学碳化方法一步合成能够发射红光和蓝光的双发射CDs(发射峰λem=460 nm和610 nm)。研究发现通过控制碱的存在可以实现从单一蓝光发射CDs到双发射的转换。用不同的光谱方法对合成的CDs进行了表征。利用气相色谱-质谱联用技术(GCMS)对CDs中间产物进行了分析,研究了红光发射源,并以2-萘胺(中间产物)和萘为前驱体得到CDs的光学性质进行了比较。研究发现i)碱/乙醇体系在放电过程中产生的羟基自由基具有表面氧化特性,在从单发射向双发射的结构转变中起着关键作用。表面氧化产生表面缺陷,从而产生表面态相关的红光发射。ii)2-萘胺是一个双发射CDs(B-R-CDs)的中间产物,2-萘胺中氨基扩展的π共轭体系和杂原子基团是非常重要的,两者在协调作用下使发射波长红移。研究发现,B-R-CDs的红光发射对pH值有很强的依赖性,在pH传感分析中存在潜在的应用价值。此外,制备的B-R-CDs可以用于人肝癌细胞(HepG2细胞)的全彩色生物成像,并准确显示出线粒体靶向性定位能力。此外,以苯并咪唑和柠檬酸为碳源,甲酰胺为溶剂,通过水热法(180℃,12h)制备出双发射CDs(蓝光λem =465 nm和红光λem=588 nm)。CDs发射的红光比蓝光对酸碱有着更高的灵敏性。红光发射在碱性介质中荧光较强,在酸性介质中荧光减弱,展现了潜在的pH传感性能。该方法简单易操作,对实现大批量合成双发射CDs提供一种新的思路。