氧化锌是一种直接宽带隙半导体材料,室温下禁带宽度为3.37 e V,具有无毒、无污染、发光性能好和光稳定性优秀的特点,可广泛应用于光电子器件、生物标记和光催化等领域。通过掺杂和表面修饰可以有效改善ZnO量子点的发光性能及水溶性,使其获得更为广泛的应用。由于发光特性和生物相容性是量子点应用于生物标记领域的重要特性,对掺杂型ZnO量子点发光性质及其生物应用进行研究不仅有科学研究方面的价值,还具有潜在的实际应用价值。因此,本研究主要针对Eu³⁺和S^2-掺杂ZnO量子点的制备、光学性质、表面修饰及细胞毒性展开研究,主要研究内容和结果如下:1.分别采用水热法、沉淀法和微波水热法制备了不同尺寸的ZnO纳米粒子,XRD和TEM分析结果显示所有ZnO样品均为六方纤锌矿结构,粒径大小分别为43.2nm,8.3nm和8.5nm。其中,微波水热法制备的ZnO量子点在近紫外区的发光强度最强。2.采用微波水热法合成ZnO:S,Eu量子点,研究了Eu³⁺和S^2-的掺杂浓度对样品光致发光性能的影响,探讨了ZnO:S,Eu量子点的发光机理。实验结果表明:与未掺杂样品相比,掺杂5%的S（325nm激发下）和9%的Eu（464nm激发下）均可增强ZnO量子点的光致发光强度,而且二者共掺还能进一步提高ZnO量子点的发光强度,最佳的发光样品为Zn_0.97O_0.95S_0.05Eu_0.03（325nm激发下）和Zn_0.93O_0.95S_0.05Eu_0.07（464nm激发下）。其原因在于:对ZnO:S^2-量子点而言,S^2-掺杂可增加样品的的载流子浓度,提高其光辐射的复合几率,进而可增强ZnO的光致发光强度;在ZnO:Eu³⁺量子点中,Eu³⁺可为量子点提供新的发光中心,从而可提高样品的光致发光强度;而对于ZnO:S,Eu量子点而言,由于S^2-和Eu³⁺的协同效应,不但提高了量子点在可见光区的发光强度,还拓宽了量子点的光吸收范围和发光范围。3.采用两步法制备了L-cys@ZnO:S,Eu量子点,探讨了表面修饰剂使用量对量子点晶体结构,带隙和发光性能的影响。研究发现:表面修饰L-cys不仅不会改变量子点的晶体结构,还可以调节量子点的带隙宽度。同时,分别从理论模拟和实验方面研究了L-cys修饰层对量子点发光性能的影响。理论模拟方面:采用第一性原理计算了ZnO及L-cys结合ZnO（112?）面的能带结构及电子态密度,计算结果表明:L-cys结合ZnO（112?）面的价带和导带均高于ZnO的,使得表面位置处的电子向ZnO转移,而ZnO的空穴则会向表面位置迁移,从而有利于表面位置处的电子-空穴对的分离,降低表面无辐射复合机会,有助于发光强度提高。L-cys修饰能有效提高量子点的发光强度,其原因在于:L-cys修饰后可减少量子点的表面悬挂键数目,降低量子点表面的无辐射复合机会,从而提高量子点的光致发光强度。4.采用两步法合成了FA修饰的L-cys@ZnO:S,Eu量子点,实验结果表明:所有样品均具有六方纤锌矿ZnO晶体结构,且FA修饰能有效改善量子点的水溶性和发光强度。生物实验结果显示:L-cys和FA修饰的量子点对L929细胞没有毒性,且FA修饰的L-cys@ZnO:S,Eu量子点能进入小鼠的肝脏,在不影响小鼠生命的情况下在肝脏位置积累,起到标记的作用。