碳量子点（CQDs）是一种极具吸引力的新型碳纳米材料,由于其荧光性质诱人、水溶性好、环境友好、低细胞毒性、表面官能团可调等突出优点,被认为是荧光材料家族的一颗新星。此外,绿色低成本的合成工艺和对分析物高灵敏选择检测性能是CQDs的突出优势。CQDs替代了传统的有机荧光传感器,已被广泛应用于荧光检测中的传感器元件,在环境分析、生物成像、医疗诊断等领域有着广阔的应用前景。稳定的光致发光是CQDs最具吸引力的特征之一,可以通过多种方法进行改善,例如通过掺杂各种元素提高它的荧光性能,以及通过表面官能团修饰进行功能化,来拓展CQDs的应用。本论文的主要内容是:（1）将活性炭（AC）作为碳前驱体,在高温强酸的氧化下一步制备AC-CQDs,AC-CQDs拥有良好的水溶性、荧光稳定性和生物相容性。设计了一种基于AC-CQDs的荧光化学传感器阵列识别多种金属离子的新方法,AC-CQDs被不同的氨基酸（谷氨酰胺、组氨酸、精氨酸、赖氨酸和脯氨酸）功能化,它们通过氢键和静电相互作用捕获目标金属离子。设计的化学传感器阵列通过线性辨别分析（LDA）成功识别了11种金属离子,分类准确率为100%。重要的是,所提出的方法允许在支持向量机（SVM）的帮助下对混合物中单个金属离子的浓度进行定量预测。该化学传感器阵列还能在自来水和当地河水中实现对未知金属离子进行定性检测。因此,该策略为识别复杂系统中的各种分析物提供了一种新颖的高通量方法。（2）将百香果果汁作为碳前驱体,乙二胺作为掺杂剂,通过一步水热法成功制备掺氮N-CQDs,研究了200℃下不同反应时间对荧光量子产率（QY）的影响。实验表明,反应时间为8 h时得到的N-CQDs的QY达到11.55%,粒径均匀且平均尺寸约为4.05 nm。此外,N-CQDs表现出优异的荧光稳定性和生物相容性。将N-CQDs用作灵敏检测TNP的荧光探针,在最佳试验条件下,探讨了N-CQDs与TNP之间荧光猝灭的机理,以及N-CQDs在水体、试条和细胞内检测TNP的应用。