作为纳米材料领域的新成员,碳量子点因其优越的抗光漂白性,化学惰性,低毒以及良好的生物兼容性引起研究者的广泛关注。碳量子点的粒径很小,一般在10nm左右。与传统的稀土金属量子点相比,碳量子点具有成本低廉,光学性质稳定,荧光寿命长,激发独立性等优点,逐渐在生物成像、生物传感、光催化、光电转化以及离子传感等领域发挥作用,成为最有潜力的新材料之一。目前发展的制备方法主要有两大类:一是“自上而下法”,主要包括水热合成法、超声法及电化学剥离法等;二是“自下而上法”,主要包括微波辐射法、模板法和化学氧化法等。碳量子点的出现极大丰富了碳材料的应用范围,但后处理复杂、产率较低、荧光颜色单一等问题都限制了它在实际中的应用。因此开发来源丰富、价格低廉、产率高的碳源,一直是研究人员所关注的问题。本论文主要从以下两方面进行改进:选用廉价的碳源制备碳量子点,并与有机物如氨基酸掺杂实现对碳量子点的修饰;改变碳量子点后继处理条件,实现荧光调控,并应于金属离子的检测。具体研究内容如下:1.选用柠檬酸作为碳源,异白氨酸作为氮源,通过一步水热法,制备新型N掺杂的碳量子点(NCDs)。该实验操作方便,经济高效。制备的碳量子点水溶性好,荧光强度高,在365 nm紫外灯下照射,肉眼可观察到明亮的蓝色荧光。在一定条件下,Fe3+能够与NCDs水溶液作用,NCDs荧光猝灭效果显著,据此可以作为Fe3+探针。2.以常见的有机溶剂丙三醇为原料,经一步微波法,成功制备碳量子点(CDs)。所制备的碳量子点粒径分布在4～25 nm之间,其平均颗粒大小为16.5 nm.荧光光谱研究表明,相比于 Cu2+,Ca2+,Mn2+,Co2+,Fe2+,Ni2+,Zn2+,Na+,Cd2+,Mg2+,Pb2+,K+和Ag+等13种常见金属离子,该碳量子点对金属Fe3+识别显示极好的选择性。3.以柠檬酸和L-酪氨酸作为起始原料,通过一步水热法,制备可以发出两种荧光的水溶性氮掺杂碳量子点(N1-CDs和N2-CDs),分别呈现明亮的蓝色和蓝绿色。在应用研究方面,N1-CDs和N2-CDs分别与Cu2+或Fe3+作用。N1-CDs与N2-CDs可以分别用于与环境水体中的Cu2+和Fe3+检测。