碳点(Carbon dots,CDs)因其具有荧光性质稳定、生物相容性好、毒性低和尺寸小等诸多优点,逐渐成为荧光纳米材料领域中研究的热点。经过十几年的发展,CDs的制备研究成果显著,发射波长可覆盖可见光区,甚至近红外光区。CDs的应用领域主要集中于传感器和成像标记等方面,其良好的生物相容性使其在生物医学等领域也具有很大的应用潜力。目前CDs的制备技术比较多样,但所制备的产物大多数发蓝光,而发射绿色~红色荧光的CDs相对较少。此外,当前大多数制备的长波长CDs还存在量子产率(Quantum yield,QY)低以及纯化过程复杂等缺点。因此,开发高质量长波长CDs的新型制备方法,简化后期处理过程,扩展CDs在生物医学等领域的应用是CDs未来研究的重点内容。本文通过对文献进行分析研究,阐述了CDs的制备、合成机理、发光机制及其在生化领域中的应用进展,从而确定了本课题的研究思路。以聚乙烯亚胺(PEI)和柠檬酸(CA)为原料,一步合成具有抗菌性能的蓝色荧光CDs;基于钝化剂和还原剂的协同效应制备水溶性绿色发光CDs;以苯胺类小分子物质为碳源,通过溶剂热法制备长波长CDs(黄色~红色)。具体内容如下:第1章主要围绕CDs的合成、发光机制及其应用情况进行论述。目前,研究者们对CDs的研究十分广泛,发展了多种制备方法,发现了很多的合成原料,其产物的发射波长覆盖范围广(蓝色~红色区域)。此外,本章还对CDs在传感器、生物成像以及抗菌等方面的应用进行了介绍。第2章选用PEI和CA为原料,采用水热法,成功制备了水溶性蓝色荧光CDs,通过紫外可见吸收(UV-vis)光谱、荧光(PL)光谱、红外(IR)光谱、高分辨透射电镜(HRTEM)以及Zeta电位等手段对其进行表征。将所制备的CDs为抗菌材料,考察其对大肠杆菌的抗菌活性。第3章以抗坏血酸为碳源,PEI为钝化剂,CA为还原剂,基于钝化剂和还原剂的协同作用合成绿色荧光CDs。详细考察反应条件(反应物的投入量及反应温度和时间等)对所制备CDs荧光性质的影响,并将其应用于荧光墨水中。此外还探讨了钝化剂与还原剂协同作用下绿色发光CDs的合成机理及发光机制,为CDs的合成及研究奠定了一定的基础。第4章以苯胺类物质(邻苯二胺和1,2,4-三氨基苯胺)为原料,采用溶剂法合成黄色和红色发光CDs(Y-CDs和R-CDs)。系统讨论了合成条件(反应溶剂、反应原料、温度及时间等)对Y-CDs荧光性质的影响。采用UV-vis光谱、PL光谱、IR光谱、HRTEM以及X-射线光电子能谱(XPS)等手段对Y-CDs和R-CDs进行表征,并进一步研究其合成机理和发光机制。通过研究发现,Y-CDs和R-CDs的荧光性能具有显著的差异,我们推测其原因可能与反应原料种类(取代基数目、取代位置等)、氮的存在形式及CDs的粒径等不同有关。该项工作有助于对以苯胺类物质为原料,通过溶剂热法合成长波长的CDs的进一步研究,同时,在一定程度上可促进CDs的合成及发光机制研究的进展。