碳量子点（CDs）属于一种新型的碳纳米材料,它的尺寸小于10 nm,具有易制备、低毒、原料易得、光化学稳定性强、生物相容性好等特性,可以广泛应用在生物传感,环境监测,光电子,光催化,生物成像等领域中。近几年,研究者在非金属异质元素掺杂制备具有高荧光性能碳量子点的合成及应用方面做了大量的研究。本课题采用一步水热合成法制备得到金属锌元素掺杂的不同反应时间的锌掺杂碳量子点（Zn-CDs）和金属锰元素掺杂的锰掺杂碳量子点（Mn-CDs）,对其成长路线,光学特性,形貌和化学结构及成分进行了分析和研究,利用模拟分析进行了晶体成长机理研究,进而利用制备得到的Mn金属掺杂碳量子点建立了Hg²⁺和S^2-离子检测的荧光探针平台,并解释了荧光恢复原因。主要内容如下:1、合成了一种简单,快速,绿色低毒环保,成本低的Zn-CDs;通过优化反应条件,制备的Zn-CDs的QY可以高达35.5%。对不同反应时间的Zn-CDs样品进行了光化学性能和内部结构分析得出,随着反应时间的变化,Zn的氧化程度先增加后降低;锌元素掺杂对CDs的的生长过程中起着重要的作用;鉴于荧光光谱并结合密度泛函理论和理论晶格共轭模型分析证明了金属元素Zn掺杂之后CDs荧光增强的原因。2、在柠檬酸钠,碳酸锰和柠檬酸的存在下,采用一步水热法合成得到QY高达54.4%的Mn-CDs,该CDs在水溶液中分散均匀并呈球形颗粒。结合实验表征数据和电子轨道理论模拟计算,对金属元素Mn掺杂和柠檬酸加入提高CDs的QY的机理进行了研究,在形成Mn-CDs的阶段,存在着金属氧化物变为金属碳化物的过程,这恰恰是提高Mn-CDs的荧光产率和性能的原因。利用Mn-CDs的荧光性能构建了一种快速,简单,可视化的Hg²⁺检测平台,实现了对Hg²⁺在100～1000nM范围的线性检测。进一步分析了加入S^2-会使荧光恢复的原因。