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碳点（Carbon dots,CDs）是一种目前应用广泛的碳基纳米材料,相较于半导体量子点（Quantum dots,QDs）和有机小分子,CDs的合成方法简单且具备优良的物理化学特性（如低毒性、良好的水溶性、生物相容性、荧光可调谐性和丰富的表面官能团等）,进而被广泛用于构建纳米荧光探针,并在环境监测、生物成像、靶向药物负载与追踪等领域有着非常好的应用前景。因此,针对目标物设计并合成新型的CDs荧光探针,提高检测的灵敏度和选择性,并拓展其在分析领域中的应用具有重要的意义。本论文共包含五个章节,进行了四项研究工作。第一章,介绍了本论文的研究背景。围绕CDs的定义、性质、合成方法、探针的检测机理及其在应用领域的最新进展进行了简要的阐述。在后续的章节中,我们采用柠檬酸、壳聚糖、中性红等材料作为前驱体,制备了四种不同功能化的CDs。在对CDs各项性能充分表征的基础上,基于制备的CDs分别建立了增强型、淬灭型和比率型的荧光传感体系,并应用于生物样品（细胞中的半胱胺和碱性磷酸酶）、环境样品（孔雀石绿）以及有机溶剂中水的检测。本论文致力于优化CDs的合成方法,发展快速、高效的制备CDs的方法并丰富其在生物和环境检测方面的应用。具体的研究工作如下:（1）将柠檬酸和乙二胺作为原料,通过一步水热法合成了独立激发的荧光CDs,并对其结构和性能进行了详细研究。由于CDs的激发光谱与Ag NPs的吸收光谱重叠导致了内滤效应（IFE）,这一效应有效地抑制CDs的荧光发射,使CDs的荧光强度降低。然而当加入待测物半胱胺后,半胱胺的-SH与Ag NPs之间形成了一种更强相互作用,致使CDs的荧光得以恢复。在此基础上,构建了荧光“Off-On”探针,并成功应用于半胱胺的定量检测。在2-16μM范围内,半胱胺的浓度与CDs的荧光强度之间呈现良好的线性相关性,检出限为0.35μM,相关系数r为0.9979。该CDs具有合成简单、灵敏度高、细胞相容性好等特点,已拓展应用于检测牛血清中的半胱胺,并显示出较好的稳定性与重现性。此外,基于这种CDs的低细胞毒性,我们将其用于Hep G2细胞的成像实验并探索了细胞内半胱胺检测的可行性。结果证实了所构建的探针可用于体内外半胱胺的检测,并且该荧光探针具有检测条件温和、检出限低、特异性高等特点,在药物治疗和疾病的早期诊断等领域具有良好的应用前景。（2）以乙二胺和壳聚糖为原料,采用一步水热法制备了亲水性C-CDs。并以C-CDs和钙黄绿素为基础构建了一种比率型荧光探针,利用内滤效应（IFE）机理,实现了对碱性磷酸酶（ALP）的灵敏检测及细胞成像分析。首先,C-CDs和钙黄绿素的最佳发射峰分别位于412 nm和512 nm处,由于钙黄绿素的紫外吸收峰与C-CDs的最佳发射峰有重叠,基于内滤效应,C-CDs的荧光被有效猝灭。当Eu3+添加到体系中时,Eu3+可以与钙黄绿素相结合并导致钙黄绿素在512 nm处的荧光显著地猝灭。其次,利用ALP将其底物对硝基苯基磷酸二钠盐（p NPP）水解生成的磷酸根离子(PO43-),其对Eu3+的亲和力高于钙黄绿素,从而使Eu3+对钙黄绿素荧光的猝灭作用减弱,恢复钙黄绿素在512 nm处的荧光。此时,C-CDs的荧光由于内滤效应而再次被猝灭。通过对体系中C-CDs和钙黄绿素荧光强度比值的测量,实现了高灵敏、高选择性地检测ALP的浓度。该荧光探针体系测定ALP的线性范围为0.09-0.8 m U m L-1,检出限低至0.013 m U m L-1,并用人血清加标样品验证了该方法的有效性,取得了较好的加标回收率。此外,这种新的检测方法可应用于筛选ALP抑制剂以及检测人血清中的ALP。细胞成像实验表明本方法在Hep G2细胞中表现出良好的生物相容性,适用于内源性ALP的细胞内监测和成像,具有良好的生物医学研究和疾病诊断的应用前景。（3）采用一步法在较低的温度下合成了BPEI-NS和Mn O2 NS,并开发了一种简便的荧光体系,实现了对鱼肉样品中MG高灵敏定量分析。检测机理如下:Mn O2 NS为能量受体,通过荧光共振能量转移（FRET）猝灭BPEI-CDs在445 nm处的荧光。当丁酰胆碱酯酶（BCh E）与底物S-丁酰硫代胆碱碘化物（IBTCh）同时存在时,BCh E会催化IBTCh生成硫代胆碱（TCh）,TCh可有效地将Mn O2 NS分解为Mn2+,从而恢复BPEI-CDs的荧光。而作为BCh E酶活性的抑制剂,MG的存在可以抑制硫代胆碱的产生,进而抑制Mn O2 NS的分解,导致系统中BPEI-CDs的荧光受到抑制。基于此,我们建立了淬灭型的荧光体系,将445 nm处的荧光强度用作指示信号实现对MG浓度的定量检测,随着MG的浓度从0.2μM逐渐升至14μM,体系的荧光强度与MG浓度之间建立了良好的线性关系,计算得出MG的检出限为0.06μM。并通过对加标鱼肉样品中MG浓度的测定,证明了本方法具备优异的分析测试性能和实用性。（4）使用一锅法利用中性红和酒石酸制备红光发射的TN-CDs。在520 nm的激发波长下,TN-CDs发出红色荧光并表现出有趣的溶剂依赖性效应。当有机溶剂（例如丙酮、乙醇、甲醇和N,N-二甲基甲酰胺（DMF））中的含水量增加时,溶剂中TN-CDs的荧光逐渐减弱。在DMF溶液中,用肉眼可以观察到溶液颜色的变化,发现随着含水量的增加溶液由黄色变为粉红色。我们将试纸条、紫外光源和智能手机结合,使用智能手机进行图像采集、颜色输出和数据拟合。在0-100%的含水量下TN-CDs的荧光强度与DMF中的含水量呈线性关系,相关系数r高达0.9983,加标样品RSD≤3.5%,表明该方法具备简便、快速、灵敏等优势,结合智能手机可实现智能化的CDs探针检测模式。