自2004年首次通过纯化荧光单壁碳纳米管碎片制备出碳点（CDs）以来,科研人员已开发出拥有不同尺寸、微观结构、形态和荧光性能的碳点。与传统的半导体量子点和芳香族荧光染料相比,碳点拥有更为优秀的特性,包括低毒或无毒、化学惰性高、生物相容性好、抗光漂白能力强、光电性能优异且易于表面修饰等,在生物成像、化学/生物传感、药物/基因递送、光电器件等领域展现出巨大的潜力。近年来,拥有多色荧光的碳点引起了更多的研究兴趣,因为它能克服短波发射碳点的缺陷,适用于多色细胞标记、多模式荧光成像和全色LED照明,拓宽了碳点的应用领域。然而,已报道的大多数碳点仅能发射单一蓝绿光,极大地限制其应用领域;同时,与半导体量子点相比,碳点的荧光机理有待完善,特别是人为调控碳点荧光理论不足。针对以上问题,本论文进行如下研究:1.以苯二胺三种同分异构体为原料通过简单的微波法合成出橙、黄、蓝三色荧光碳点。这些碳点显示出非激发光依赖荧光的发射峰（444⁵74 nm）,相似的平均粒径（3.7⁴.2 nm）和荧光寿命（2.7³.1 ns）,表明它们发光过程相似、荧光产生位点相同。此外,碳点的荧光颜色和量子产率被证明与其表面氧化程度和含氮官能团紧密相关。随后三色碳点被用于癌细胞的多色成像,表现出良好的成像效果、细胞毒性低、能特异性标记细胞核等特点。将该碳点与淀粉复合,制得固态荧光量子产率大于16%的碳点/淀粉复合荧光粉,用于构建橙、黄、蓝、白四色荧光组件,并组装成LED灯,其显色指数大于80,发光效率大于17 lm·W^-1。2.以吲哚为原料,酸化的双氧水乙醇溶液为溶剂,溶剂热一锅法合成全色荧光混合液,通过柱层析分离出10种荧光碳点。这些碳点显示出非激发光依赖特性,荧光波长覆盖紫外到近红外区（333⁶08 nm）,荧光颜色由紫到红。其形成被证明源于酸性阳离子聚合和氧化反应的共同作用。此外,由于原料简单、反应条件单一,引入的变量较少,碳点的各种性质呈规律性变化,有利于进一步研究全色荧光碳点发光机理。具体而言,随着荧光红移,碳点表面极性和含氧官能团数量增加,而HOMO-LUMO能隙变窄,荧光量子产率及寿命降低,说明表面氧化控制荧光红移;随石墨氮增多,石墨化程度降低,碳核能量吸收峰向长波长方向移动但荧光性能不变,证明荧光产生于碳点表面,其性质不受碳核影响。更深的原因可总结为:电子被激发后无论位于核态或表面态上哪一能级,最终都会弛豫到表面能级的LUMO带,随后跃迁回HOMO带（基态）释放荧光;而氧化是表面态HOMO-LUMO能隙变窄的直接原因。最后,将具有代表性的蓝、绿、黄、橙、红五色荧光碳点与淀粉复合,制得固态发光的碳点/淀粉复合荧光粉,用于多色温、高能效的LED照明,表现出良好的应用潜力。