碳点(Carbon dots),简称为CDs,是尺寸在纳米尺度范围内,具有准球形结构的荧光碳材料的统称,包括石墨烯量子点、碳纳米点和聚合物点三类。作为一种新型发光材料,碳点的水溶性好、化学稳定性高、抗光漂白性好。同时碳点的原料选择的范围广、成本低、应用前景广阔,在不同研究领域获得了广泛关注。基于碳点优异的光学性能及原材料丰富等优点,以及陕西省果蔬种类农产品丰富的特点,本文主要以绿色环保的果蔬类生物质材料作为碳源,利用水热法制备得到氮掺杂荧光碳点,并对其荧光性质、形貌、结构、应用等进行研究,主要内容如下:(1)以“户太八号”葡萄皮为碳源首先,选取水热合成法,合成具有荧光效应的氮掺杂碳点。然后,使用控制变量法,在控制反应所需的时间或者温度的条件下合成CDs,通过检测可以得出:在180℃、6h的环境中,制备出的CDs荧光强度高。透射电镜结果表明:最优化条件下,制备的CDs的粒径在4.8 nm左右,分散性良好,形貌呈球形。红外吸收光谱和X射线电子能谱表明:表面有N-H、C-N、C=O等官能团。X射线衍射法和拉曼光谱表明:碳点是一种类石墨烯结构。不同金属离子存在下测定其荧光光谱,发现Hg2+对CDs有明显的荧光猝灭作用,表明CDs对Hg2+有较好的选择性,尝试用CDs荧光猝灭法检测Hg2+,检测Hg2+浓度的范围为1×10-6mol/L～1×10-4 mol/L,检测限为0.37μM。实际水样中Hg2+的浓度分析结果表明,此方法可准确分析水中Hg2+的含量。另外,对CDs的细胞毒性进行研究,利用CCK8法检测加入CDs的A549细胞,根据细胞高存活率可以表明CDs具有很低的细胞毒性。(2)以胡萝卜为碳源通过水热法制备了水溶性好、稳定性高的氮掺杂碳点(N-CDs)。在实验中,通过优化反应时间与反应温度,可以得出最优条件为6h,180℃。碳点的荧光量子产率为5.3%。透射电镜结果表明:最优化条件下,制备的CDs的粒径在3.1 nm左右,分散性良好,形貌呈球形;红外吸收光谱和X射线电子能谱表明:碳点表面有N-H、C-N、C=O等官能团。X射线衍射法和拉曼光谱表明:碳点是一种类石墨烯结构。荧光光谱研究发现,Fe3+可以有效的猝灭N-CDs,因此,以此碳点作为荧光探针检测水中的Fe3+,其表现出较好的选择性,检测限可以低至0.16 μM。另外,可以将荧光碳点应用到荧光墨水领域。同时,利用CCK8法检测加入N-CDs的A549细胞,根据细胞高存活率可以表明N-CDs具有很低的细胞毒性。(3)以紫甘蓝为碳源采用水热合成法制备了具有荧光性质的碳纳米线(CNWs)。分别改变反应条件中的时间和温度两个因素,观察制备出的碳纳米线。根据实验结果可以得到,在波长为365 nm紫外灯照射下,CNWs被激发出明亮的蓝光。最大激发波长和发射波长分别在317 nm和432 nm左右。所得CNWs具有明显的激发波长依赖性。该CNWs可应用到Fe3+传感中,当Fe3+浓度在0～100 μM范围内时,CNWs的荧光猝灭率随着Fe3+浓度的增加而增大,检测限为0.11 μM,表明能完成对Fe3+的检测。此外,利用CCK8法检测加入CNWs溶液的A549细胞,根据细胞高存活率可以表明CNWs具有很低的细胞毒性。