荧光碳点（Carbon dots,CDs）是一种有前途的新型光致发光（PL）纳米材料,具有突出的光学特性、表面功能化、优异的生物及环境友好性等优点,在医学和化学等领域都得到了广泛的应用。其中,作为探针用于生化检测是CDs最常见的也是研究最多的应用,这些CDs利用其表面某些特定的化学结构与检测对象产生光化学反应以达到检测的目的。然而,未经修饰和特定构建的CDs用于检测往往存在灵敏度不高、特异性差的问题,此类缺点在一定程度上降低了其实际应用价值。近年来,人们已经逐渐发现CDs所具备的医学作用,CDs作为医学治疗的候选者应用于肿瘤、药物递送、抗菌等是比较新兴的课题。因此构建功能化CDs,并发掘其潜在应用价值对于纳米材料的研究具有深远的意义。本论文主要总结文献所研究的非金属掺杂型CDs的合成、表征及功能性研究。在此基础上,修饰制备出三种聚乙烯亚胺（PEI）为主要原料的功能化CDs,以对其在成像、检测、抗微生物治疗等方面进行了探索。第1章主要围绕CDs的制备、表面改性修饰、发光机制及其应用情况进行介绍。在当前的研究中,CDs的原料来源十分广泛,主要分为天然存在的材料及合成化合物。同时,人们对CDs的制备研究非常丰富,方法多样,尤其是基于原料和制备方法对CDs进行的改性和修饰。此外,我们根据文献对CDs的发光机制及表面性质进行了阐述。本章还对CDs在生化检测、成像以及细菌感染治疗等方面的应用进行了论述。第2章以葡萄糖（Glc）为碳源,PEI为氮源,柠檬酸（CA）为碳源,在低温（80℃）的条件下1 h一步制备出具有良好生物相容性的蓝绿色氮掺杂CDs（N-CDs）。并且系统地讨论了合成条件特别是原料的选择对产物光学性能的影响。并且,我们还采用荧光共聚焦进行细菌成像,充分利用其突出的光学性质。通过抑菌（抑菌圈和最小抑菌浓度）实验我们系统地对比了N-CDs对多种微生物（革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌以及真菌）的抑制作用。此章对于掺杂型CDs的制备及抗菌应用提供了理论依据。第3章开发出一种首次采用1-硫代甘油（TG）为硫源,PEI为氮源,采用一步法合成具有蓝绿色荧光的多功能氮、硫共掺杂碳点（N,S-CDs,反应的温度为120℃,时间为80 min）。由于该CDs表面富含氨基和硫元素,所以其对Cu2+具有高灵敏的选择性。检测限达到10 n M,线性范围从0.25-50μM。由于药物硫普罗宁对Cu2+有较强的结合力,基于荧光猝灭恢复机制,也实现了对硫普罗宁快速灵敏的检测。其对革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）具有较强的敏感性。同时,我们还发现该N,S-CDs具有出色的生物相容性,且有望用于细菌的生物成像。新型N、S共掺杂CDs的制备及其对生化小分子的检测和抗菌研究显示出其在生化领域良好的应用潜力。第4章我们通过水热法合成了具有广谱性抗菌功能的季铵化CDs（q CDs）。使用多种方式如透射电镜、Zeta电位、红外和X射线光电子能谱对其形貌和尺寸、表面电位和基团等进行表征,并通过荧光、紫外等对其光学性质进行研究。本文报道了该q CDs具有广谱性的抗微生物作用,值得一提的是它们对于耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度达到10μg/m L。我们进一步采用扫描电镜和分子生物学手段结合其表征结果研究了碳点的抗微生物机制。在其良好的光学性质基础上,q CDs还被成功用于细菌成像。这种q CDs的开发,对于高效抗微生物CDs的研究提供了良好的思路。