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碳量子点是一种尺寸小于10nm的球形纳米粒子，目前对它的研究还处于起步阶段。碳量子点具有化学稳定性高、分散性好、光学性能优良、生物相容性好和易于功能化等优点。因此，引起人们极大的研究兴趣，常被应用于生物传感和生物成像领域。碳量子点的合成多数是以有机分子为原料，其表面含有多种活性基团易与硝基化合物、金属离子等作用，从而使荧光发生改变，使碳量子点在检测领域有着潜在的应用。 本论文采用不同的物质（菠菜、尿酸、柠檬酸）作为前驱体，得到了应用较为广泛的荧光碳量子点，不但可以作为检测探针检测重金属离子和爆炸物，还可以进行潜指纹的识别以及细胞成像的应用，具体的研究内容如下: 首先，利用水热法从菠菜中制备高荧光量子效率碳量子点(CDs)。当2-NP和4-NP存在时，CDs的荧光强度发生明显的减弱。同时，肉眼可以观察溶液颜色从无色透明到黄色的改变。更重要的是，与其它的有机染料和有机溶剂相比较，利用天然的菠菜作为碳源是更为环保的。生物研究表明CDs在细胞中呈现较低的毒性和较强的荧光亮度。因此，所制备的CDs能被应用于荧光墨水、生物传感器和生物成像领域。 其次，以尿酸和三乙烯二胺为原料，利用“一锅法”快速、有效、绿色的处理方法，合成生物相容好的氮掺杂碳量子点(NCDs)并对合成的NCDs表面形态和光学性能进行了表征。N原子的掺杂不但增大荧光量子效率而且对重金属离子（Hg2+、Ag+）有特殊的Ⅱ向应。同时，将NCDs成功应用于实际样品中对Hg2+和Ag+的检测分析。 再次，以柠檬酸三钠和尿素为前驱体制备氮掺杂荧光碳量子点(NCDs)并扩展了其应用范围，不但可以检测水介质中的重金属离子(Hg2+)，还可有效进行生物成像应用，并能检测到细胞内的Hg2+。除此之外，制备的NCDs荧光粉末能进行潜指纹第三级水平的识别，具有较高的灵敏度。 最后，利用稀有的红色碳量子点(CNDs)通过比色、荧光双功能法检测2，4，6-trinitrophenol(TNP)，当红色的CNDs遇到TNP后荧光发生猝灭现象，溶液的颜色立即由粉色变为蓝色，显示出良好的选择性和灵敏度。有趣的是，CNDs与TNP的混合物通过紫外灯照射一段时间后，荧光颜色由橘色变为绿色。同时，溶液由蓝色变为无色发生了能量的转换。因此CNDs可以通过多种方法识别TNP。另外，制备的CNDs拥有较低的毒性和良好的生物相容性，使CNDs可以成功应用于细胞的成像。