工业化进程加快所带来的环境污染问题受到人们的普遍关注。其中,重金属污染对生态环境和人类健康造成严重危害。铜离子(Cu2+)虽然在人体的生理和病理过程中起着重要的作用,但若过量会干扰细胞代谢,甚至杀死细胞,从而严重影响人体机能。汞（Hg）化合物是一类危险的环境污染物,同时也是强致癌物,它能够从受污染的水源进入食物链并进行生物积累。因此,探究并监测Cu2+和Hg2+在环境中的水平尤为重要。目前,传统检测Cu2+和Hg2+的方法存在操作复杂且成本高、耗时长等缺点,难以对环境样品实现实时、现场的快速检测。因而,迫切需要开发能够实时、可视化、快速检测环境中Cu2+和Hg2+的方法。荧光探针具有灵敏度高、特异性强、成本低的特点,特别是能够应用于生物成像,受到人们的广泛关注。本论文基于分子内电荷转移（ICT）效应,设计并合成了两种有机小分子荧光探针分别用于Cu2+和Hg2+的检测,研究内容及结果如下:（1）在（E）-3-（4-（二乙基氨基）苯基）-1-（2-羟基苯基）丙-2-烯酮的结构中引入2-吡啶甲酸作为识别基团合成了新型Cu2+荧光探针（E）-2-（3-（4-（二乙基氨基）苯基）丙烯酰）苯基吡啶甲酸酯（DPAP）。利用核磁共振、高分辨质谱以及密度泛函数理论计算等手段,验证了探针与Cu2+的反应机理,明确了Cu2+通过阻断DPAP探针ICT过程从而产生了荧光猝灭现象。通过记录紫外吸收光谱和荧光发射光谱对合成的探针进行光谱分析,结果证明该探针具有较大Stokes位移（108 nm）,能够快速检测Cu2+,反应时间仅需6 min。此外,该探针响应值高、灵敏度高,不受其他离子等分析物的干扰,最小检测检测限为15.2 n M,可成功地应用于实际水样中Cu2+的检测。同时,该探针还可用于可视化细胞和斑马鱼中Cu2+的分布迁移规律,显示了其在环境和生物科学中的应用潜力。（2）以（E）-2-（3-（4-氨基苯乙烯基）-5,5-二甲基环己-2-烯-1-亚基）丙二腈作为荧光母体结构,4-（二乙氨基）水杨醛作为识别基团,设计合成了Hg2+的红外发射荧光探针2-（3-（（E）-4-（（E）-4-（二乙基氨基）-2-羟基苯亚甲基）氨基）苯乙烯）-5,5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈（DHEY）。利用核磁共振、高分辨质谱对探针DHEY进行了表征,并运用密度泛函理论计算验证了探针与Hg2+的反应机理,明确了Hg2+通过促进DHEY探针ICT过程从而产生了荧光增强现象。该探针对Hg2+具有良好的选择性响应和抗干扰性能,检出限低至16 n M,Stokes位移为105 nm。此外,生物学实验表明,DHEY具有良好的细胞通透性和较低的细胞毒性,并完成在活细胞和斑马鱼中的荧光成像。