碳基纳米材料（Carbon-based nanomaterials,CNMs）因有着比传统材料更加优异的物理化学性质,被广泛应用于人们的生产生活中,本论文主要阐述了基于碳基量子点构建的低维度碳基纳米复合材料的设计、制备及其在环境领域的应用。通过合成一系列高质量、高性能的低维度碳基纳米复合材料,包括微波法快速合成了乙二胺-柠檬酸碳量子点、维生素C-赖氨酸碳量子点及其利用静电纺丝技术快速制备了高度多孔的石墨烯量子点/TiO₂复合纳米纤维等材料,并研究了其在金属离子检测、重金属吸附和光催化降解有机污染物等方面的性能。展现出低维度碳基纳米复合材料在环境领域良好的应用前景。本论文的具体研究工作和研究成果可以归纳为以下四个部分。第一部分以微波法快速合成了乙二胺-柠檬酸碳量子点和赖氨酸系列碳量子点。系统研究了合成温度和反应时间对荧光碳量子点量子产率的影响,并使用透射电子显微镜（Transmission electron microscope,TEM）、红外光谱（Fourier transform infrared spectrometer,FT-IR）、X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）、荧光光谱（Fluorescence spectra,FS）等技术对其化学和晶体结构进行系统表征,表征合成的样品材料。研究结果表明,微波加热温度在180℃的条件下,荧光碳量子点的量子产率最高,高达90%;微波加热时间在5-60分钟之间,碳量子点的量子产率无明显变化,均保持在80%上下的水平。此外,利用荧光光谱仪及荧光酶标仪,研究了碳量子点的荧光强度及其对不同金属离子的荧光响应。研究结果表明,乙二胺-柠檬酸碳量子点荧光强度最强,铁离子对乙二胺-柠檬酸碳量子点和赖氨酸碳量子点都有明显的猝灭效应,乙二胺-柠檬酸碳量子点的荧光效果相较于赖氨酸碳量子点更好,乙二胺-柠檬酸碳量子点更适合用作检测金属离子Fe³⁺的荧光探针。（第2章）第二部分研究了乙二胺-柠檬酸碳量子点对水相和有机相中痕量铁成分的荧光响应性能,并利用定制的MATLAB软件开发了一种新的高通量检测方法,用于水相中和油相中铁离子和二茂铁的高灵敏检测。研究结果表明,在水相中,碳量子点的荧光猝灭程度与Fe³⁺浓度在0.1 mmol/L-1 mol/L内呈现良好的线性关系,相关系数为99.1%,检测限低至0.05 mmol/L;在油相中,碳量子点的荧光猝灭程度与二茂铁浓度在0.1 mmol/L-10 mmol/L内呈现良好的线性关系,检测限低至0.05 mmol/L。最后,将新开发的高通量检测方法成功用于真实汽油样品的铁含量检测和汽油质量评估。该方法的使用从碳量子点的制备合成到最后检测结果输出,整个过程在15分钟内可以完成,可有效的应对大规模生产样品和大批量检测样品,因此具有很大的应用价值。（第3章）第三部分尝试利用碳量子点作为重金属Cr（Ⅵ）的吸附剂,并对其进行了Cr（Ⅵ）单因素吸附实验,研究探讨了维生素C-赖氨酸碳量子点吸附水体中Cr（Ⅵ）离子的适宜吸附条件和吸附效果。研究结果表明,作为新兴材料的维生素C-赖氨酸碳量子点对水中的六价铬的吸附效果极佳,完成吸附过程所需的时间短,对不同浓度的六价铬吸附量都较高。在溶液pH值为2³时,维生素C-赖氨酸碳量子点对Cr（Ⅵ）离子吸附效果最好;碳点在10分钟左右的吸附时间内就可以达到理想的吸附效果,并且对较高浓度40 mg/L六价铬的吸附效果也非常不错,吸附量达79.09 mg/g。利用碳量子点吸附Cr（Ⅵ）初步研究结果,希望对未来水体中Cr（Ⅵ）离子的吸附去除研究工作提供帮助。（第4章）第四部分本研究利用静电纺丝技术简单快速的将石墨烯量子点整合到一维（1D）纳米结构的TiO₂中,用于增强其光催化性能,在这部分中,高度多孔的石墨烯量子点/TiO₂纳米纤维首次通过静电纺丝直接制备,并以罗丹明B（RhB）作为降解物,探讨该复合材料的光催化性能。研究结果表明,石墨烯量子点可以均匀分散在高度多孔的TiO₂纳米纤维中。高度多孔的石墨烯量子点/TiO₂复合纳米纤维对罗丹明B的降解实验显示出优异的光催化性能,30分钟内,高度多孔的石墨烯量子点/TiO₂复合纳米纤维材料对罗丹明B的吸附到达了70%,在120分钟的光照射后几乎100%的罗丹明B被降解。此外,石墨烯量子点/TiO₂复合纳米纤维材料表现出非常稳定的光催化活性,即使十个循环后,RhB的去除率也没有明显的降低。这种石墨烯量子点复合高度多孔TiO₂纳米纤维可以为有机污染物的高效光催化剂的设计带来新的方法,并且具有潜在的技术应用。（第5章）