荧光碳纳米材料作为荧光纳米材料,具有低毒性、生物相容性好、光稳定性好等优点,因此被广泛应用于生物成像、传感、发光二极管（LED）、生物检测等领域;而水凝胶作为具有三维网络结构的高分子材料,具有吸附性、生物相容性、水渗透性等优良性能,在药物释放、组织工程、环境治理等方面具有潜在应用价值。随着城市的快速发展,环境污染问题也是越来越严重,重金属污染几乎是不可逆的,严重危及人类的健康和生活环境,对水中重金属的检测是解决水污染的前提条件。为此,本文制备了几种不同的荧光碳纳米材料,并将其掺杂在水凝胶中用于金属离子的检测,具体研究工作如下:1.以葡萄糖为碳源、氢氧化钠为添加剂,通过简单的一步水热法制备了水溶性碳球（CS）。利用透射电子显微镜（TEM）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）表征了CS的形貌和化学结构;并考察了所制备的CS的紫外-可见（UV-vis）吸收光谱和荧光光谱。结果表明所制备的CS的发射光谱依赖于激发波长,这一性质与大多数碳量子点相类似,且CS的荧光在Cr³⁺、Fe³⁺和Hg²⁺的存在下发生淬灭现象,基于此特征,利用制备的CS对Cr³⁺、Fe³⁺和Hg²⁺进行了选择性的高灵敏检测,测得检出限分别为6.72μM,7.26μM和9.51μM。2.以柠檬酸为碳源、聚乙烯亚胺为氮源,通过一步水热法合成了氮掺杂的水溶性碳点（N-CDs）,通过透射电子显微镜（TEM）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）确定N-CDs的粒径大小及其化学结构,并研究了N-CDs的UV-vis吸收光谱和荧光光谱,探究了其对金属离子的选择性检测。并将合成的N-CDs掺杂在以丙烯酰胺作为单体制备的水凝胶中,通过扫描电子显微镜（SEM）、FT-IR、XPS表征了水凝胶的形貌及化学结构,研究了凝胶的荧光光谱,除此之外,将一定质量的凝胶分别置于5 mL 100μmol·L^-1的Cu²⁺、Cr³⁺、Pb²⁺及Fe³⁺的水溶液中,裸眼识别,发现凝胶无明显的区别。3.以柠檬酸为碳源、L-半胱氨酸为氮源和硫源,利用水热法在160℃下反应12 h合成了氮和硫同时掺杂的水溶性碳点（N,S-CDs）,对N,S-CDs的粒径及化学结构进行表征,并研究了其光谱性质及用于金属离子的选择性和灵敏性检测。将N,S-CDs掺杂在以丙烯酸、聚乙烯醇、丙烯酰胺作为单体合成的水凝胶中,并对其形貌、化学结构、光谱性质进行了研究。此外,将一定质量的凝胶分别置于5 mL 100μmol·L^-1的Cu²⁺、Cr³⁺、Pb²⁺及Fe³⁺的水溶液中,裸眼识别,发现凝胶分别呈湖蓝色、蓝色、白色和橙色。因此,该碳点掺杂的凝胶可用于Cu²⁺、Cr³⁺、Pb²⁺及Fe³⁺的选择性可视化检测。