量子点(quantum dots,QDs)通常是由Ⅱ～Ⅵ,Ⅲ～Ⅳ或Ⅳ～Ⅵ族元素组成,尺寸为2～10nm。作为一种纳米级别的半导体材料,QDs表现出许多优异的光学特性,比如发射光谱可调、荧光量子产率高、发光稳定以及荧光寿命长等。氮化碳量子点(CNQDs)是一种由非金属C、N元素组成二维平面结构的新型荧光纳米材料,与传统的半导体QDs(如CdTe、CdS)相比,CNQDs具有良好的化学稳定性、光稳定性和生物相容性。研究表明,近年来CNQDs在传感和生物等领域具有广泛的应用前景。本论文基于CNQDs优良的荧光特性,将其应用于传感分析和成像研究。主要分为汞离子检测、生物成像和指纹显影三个部分。主要研究内容如下:(1)构建了一种基于DTG-CNQDs的荧光传感器。首先通过低温固相法制备出CNQDs,然后将DTG修饰在CNQDs表面制备出DTG-CNQDs。在紫外光(365 nm)的激发下,DTG-CNQDs发出明亮的蓝色荧光,量子产率可达27%。基于Hg2+和DTG-CNQDs之间较强的结合能力,Hg2+的存在可导致DTG-CNQDs荧光发生猝灭。实验结果表明,该荧光传感器对Hg^具有良好的选择性和较高的灵敏度,线性范围为0.020～0.50 μM,检出限低至0.63 nM。此外,该传感器可成功应用于实际水样中Hg2+的检测,为水样中Hg2+的监测提供了一种快速且灵敏的分析方法。(2)探究了 CNQDs在生物体内成像的应用。以模式生物-秀丽隐杆线虫作为研究对象,通过考察CNQDs暴露24 h后线虫六种生理指标(体长、吞咽率、产卵量、寿命、头部摆动频率和身体弯曲频率)发生的变化,首次评价了 CNQDs对线虫的毒性效应,实验结果表明本实验制备的CNQDs具有良好的生物相容性和低毒性;通过倒置荧光显微镜拍摄CNQDs暴露前后线虫的荧光照片,初步探究了 CNQDs在线虫体内的荧光成像作用,证实了 CNQDs可作为一种荧光探针用于生物体内成像研究,为今后评价纳米材料及荧光探针的毒性提供了研究思路,值得进一步在毒理学机理方面进行深入的探究。(3)探究了 CNQDs在体外成像中的应用,即潜指纹的显影。利用CNQDs固态发光的性质,通过粉末刷显的方式将CNQDs与指纹物质结合。结合后的指纹在多波段光源(320～400nm)的照射下发出明亮的蓝色荧光,从而获取指纹图像。本实验主要探究了 CNQDs对玻璃、铝片、塑料和纸张四种不同承痕客体上潜指纹的显影效果,还探究了在塑料和铝片客体上对不同遗留时间的陈化指纹的显影效果,实验结果表明本实验制备的CNQDs对塑料和铝片两种客体上的潜指纹均具有较好的显影效果,获取的指纹图像清晰可见,细节特征点丰富,包含二级和三级特征信息。本研究为实际应用中潜指纹的获取提供了一种可靠的显现方法,具有较高的鉴定价值。