近些年来,碳点作为一种新型荧光碳基纳米材料引起研究者广泛的关注。碳点具有良好的生物相容性、低毒性、耐光漂白性、易于功能化、发光光谱范围广且可调、制备成本低廉等诸多优点,进而在离子检测、细胞荧光标记、运输药物治疗、发光二极管、超级电容器和光催化等众多领域得到广泛应用。碳点自2004年被发现到现在,已经在发光领域已经取得了重要的进展。大量可见光波段的荧光碳点被合成报道,然而具有短波长深紫外和长波长红光/近红外发光碳点的研究报道很少,其合成仍然存在挑战。考虑到深紫外荧光碳点作为深紫外光源在照明、杀菌、印刷、保密通讯等领域的应用以及红光/近红外荧光碳点在生物成像、诊断等领域的良好应用前景。本研究工作主要研究深紫外以及红光/近红外荧光碳点的合成及其光学特性,相关研究成果如下:1)采取密度泛函理论的第一性原理计算方法首次设计三种具有深紫外荧光发射的碳点构型,在此基础上,以苯胺(邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺)和甲基红为前驱体,以DMF为溶剂,通过溶剂热法实验制备出深紫外荧光碳点。碳点发射波长位于280 nm-300 nm,荧光量子效率为31.6%,且高效的深紫外荧光发射来源于核态载流子的π-π*跃迁。通过对碳点的内外结构元素表征,碳点主要由碳、氮、氧元素组成,内部碳元素的含量要远高于碳点表面,表明碳点含有一个碳核并且其表面携带一些官能团(氨基和羟基)。由于碳点表面基团对碳核具有钝化保护的作用,碳点的深紫外发光不具有波长依赖性,而且其发光不会随着溶剂环境的变换而改变。基于深紫外荧光碳点的优异光学性能,制备了深紫外发光二极管(LED),并作为激发源,实现了对蓝色、绿色和红色荧光碳点的激发,表明其在深紫外光源中的潜在应用。2)利用无溶剂法制备红光/近红外荧光碳点,以邻苯二胺为原料,氯化铝为热解催化剂,原位无溶剂碳化加热方式来制备碳点,产率达到60%。碳点的发光波长覆盖整个红光和大部分近红外一区区域,量子效率达到57%。通过自主搭建的多光子荧光探测系统,首次实现了碳点在三个近红外窗口处(NIR-I,650–950 nm;NIR-II,1100–1350 nm;NIR-III,1600–1870 nm)的单光子、双光子、三光子和四光子激发的红色/近红外荧光。基于碳点的优异的多光子性质,将其应用于生物细胞进行荧光成像探索,实现了单光子和双光子的上转换细胞荧光成像,表明了该具有多光子荧光性质的碳点在生物领域的应用。