随着纳米技术的产生与发展,碳材料大家庭不断壮大。碳量子点(简称碳点)作为这个大家庭中的新成员,因其具有粒径小,毒性低,水溶性好,荧光性能优异和光稳定性强等优点而备受研究者的关注。目前碳点的研究尚处于起步阶段,还有许多实验和理论方面的问题值得探索和解决。例如寻找更绿色环保的碳源通过更简单安全、易操作的方法来合成性能更好,量子产率更高的碳点,碳点作为新型荧光探针在生物标记上更深入的应用,基于碳点复合材料的光催化剂的进一步研究等等。可以预见,对碳点的研究和探索,不仅对生产和生活有重要的影响,更多的将引领我们朝向绿色可持续发展的方向迈向新的一步。基于以上阐述,本论文主要做了以下工作：1使用蔗糖作为碳源,采用水热法成功制备了水溶性好,荧光性能优异的碳点。通过对碳点的红外光谱和XPS能谱分析解释了碳点水溶性好的原因。改变反应前驱液的pH值、反应温度以及反应时间,分别制备了一系列的碳点,通过表征这些碳点的形貌、荧光发射光谱、吸收光谱和量子产率等方面来详细讨论了制备条件的变化,对制得碳点荧光性能的影响。实验结果表明由于反应条件的改变,制得碳点的粒径分布相应发生改变,从而引起碳点的荧光光谱发生红移或蓝移。2使用雪松的松针作为碳源,采用水热法成功制备了水溶性好,荧光性能优异的碳点,该工作中选用的碳源,绿色环保,来源广泛,廉价易得,安全无毒,可用于大批量生产碳点。制得的碳点大小在8-10nm,在细胞毒性测试中表现极佳,即使碳点浓度高达1000μg/mL,细胞成活率也远高于国际标准,碳点的低毒性说明其具有很好的生物相容性,选用S180细胞进行细胞标记,通过激光共聚焦显微镜拍摄的照片可以看出,碳点成功进入细胞并发出荧光,进一步观察发现进入细胞的碳点主要分布于细胞膜和细胞质中。3使用还原型谷胱甘肽作为碳源,利用水热法一步合成了含有S掺杂的碳点。合成的S掺杂碳点的量子产率较高,荧光寿命较短,经实验论证,铅离子Pb2+的加入会使S掺杂碳点溶液的荧光强度降低,这种猝灭作用可以归因于加入的铅离子Pb2+与碳点表面的S以及N的结合从而导致了碳点的荧光猝灭。因此合成的S掺杂碳点可以作为荧光探针用于Pb2+离子的检测,通过定性检测实验和干扰离子实验证明了该荧光探针对Pb2+离子的检测具有非常高的选择性。敏感实验证明荧光探针的荧光强度对铅离子Pb2+的浓度非常敏感,荧光强度随着铅离子Pb2+浓度的升高而逐渐降低,敏感度可以精确到0.1 nM。4使用蔗糖作为碳源制得的碳点,分别和利用静电纺丝制得的氧化锡以及利用水热法制得的氧化铈复合,制得的复合体系用于光催化性能研究。单纯氧化锡和氧化铈的光催化剂由于较宽的带隙而无法充分利用可见光进行光催化。而碳点由于具有上转换荧光的性能,能够将长波长的光转化为短波长的光进行发射,因此当氧化锡或氧化铈与碳点复合后,其可见光催化效率明显提高。当然,碳点可以作为受体接受光生电子从而有效的促进光生电子空穴对分离也是光催化效率提高的原因。