碳量子点（CQDs）是一种以碳元素为主元素的荧光纳米材料,在生物标记与成像、传感器和光催化等领域的应用显示出了巨大的潜力,多色荧光碳量子点的出现拓宽了碳量子点的应用领域。本论文以氨基酸或酒石酸作碳源,运用水热法,调整溶剂及水热条件,从成分改变碳量子点多色发光的角度出发,制备多色荧光碳量子点,并对制备的多色荧光碳量子点的形貌、结构、荧光性能进行分析与研究,探讨了碳量子点多色发光的荧光发射机理。利用金属离子能够使碳量子点发生荧光猝灭的原理,检测金属离子,发现不同荧光颜色的碳量子点对金属离子的选择性不同,同时运用碳量子点能够提高TiO₂粉末的催化性能这一优势,制备出CQDs/TiO₂复合材料,并对该复合材料的光催化性能进行分析研究。主要内容如下:（1）以L-甲硫氨酸为碳源,尿素为氮源,采用一步水热法自掺杂N、S制备蓝色和红色荧光碳量子点。通过改变反应溶剂（去离子水和DMF）,生成的碳量子点的最大发射从蓝光变为红光。即通过使用DMF作反应溶剂在CQDs表面嵌入一个新的官能团（-CONH-）,碳量子点的发射波长从433 nm变为625 nm。蓝色和红色荧光碳量子点的荧光量子产率分别达到64%和61%。在应用方面,红色荧光碳量子点（R-CQDs）对金属离子进行了检测,结果表明,在0-0.5 mmol/L范围内,ln（F/F₀）与Fe³⁺离子浓度呈线性关系,检测限为0.067μM,说明红色荧光碳量子点具有作为Fe³⁺离子荧光探针的巨大潜力。此外,蓝色和红色荧光碳量子点分别与TiO₂复合,制备出CQDs/TiO₂复合材料,实验发现两种碳量子点都能使TiO₂的催化性能得到提高。（2）以酒石酸和麸皮为双碳源,采用溶剂热法制备了绿色荧光碳量子点（G-CQDs）,其光致发光量子产率高达46%。用透射电镜对绿色荧光碳量子点的形貌进行了表征,结果表明绿色荧光碳量子点的平均直径约为4.85 nm。红外光谱显示绿色荧光碳量子点表面存在-OH,C-N,N-H和-COOH。当激发波长为450 nm时,绿色荧光碳量子点的发射波长为539 nm,对应于绿色荧光。此外,用绿色荧光碳量子点作为荧光探针检测Cu²⁺离子,证明了荧光强度的比值ln（F/F₀）与Cu²⁺离子浓度之间有很好的线性分布(Cu²⁺离子浓度范围在0-0.5 mM内),检测限为0.0507μM。同时,对G-CQDs/TiO₂的复合材料的催化性能进行分析发现,绿色荧光碳量子点能使TiO₂的催化性能得到提高。（3）以酒石酸和柠檬酸为双碳源,硫脲为氮源和硫源,提供N、S两种元素,同样通过水热法制备N、S掺杂的黄色荧光碳量子点（Y-CQDs）。采用透射电镜、红外光谱、XPS能谱以及荧光光谱对黄色荧光碳量子点进行了分析研究,结果表明黄色荧光碳量子点表面有丰富的羟基,说明黄色荧光碳量子点有良好亲水性,且N、S成功掺杂到黄色荧光碳量子点。黄色荧光碳量子点的最大激发波长为500 nm,相应的最大发射波长为589 nm,属于黄光范围,在离子检测分析中与绿色荧光碳量子点不同的是,黄色荧光碳量子点对Cr³⁺离子的检测有很好的的选择性和灵敏度,Cr³⁺离子浓度与荧光强度的比值表现出良好的线性关系,检出限是0.06μM。