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碳点（Carbon dots,CDs）是一种尺寸在10 nm以内的“零维”荧光碳纳米材料,因其具有光学性能优及生物相容性好等优点,受到国内外研究者的广泛关注。近年来,研究者在碳点的合成方法及应用领域已取得很大的成就,但其发光机理以及合成方法与性能之间的关系仍没有统一的定论,因此,需要进一步深入研究。碳点的合成方法需要不断地扩展,性能需要进一步提高,应用方面需要进一步拓宽。掺杂是调整碳点固有性能的一个有效方法,掺杂型碳点因其掺杂元素的不同使得表面含有不同的基团,能够显著提高碳点的光学性能,同时有助于提供目标物传感所需的官能团。目前,掺杂型碳点主要是单一元素掺杂碳点,对于两种元素、三种元素共掺杂碳点只有少数。本论文以多种有机物小分子为合成原料,采用水热法合成二元、三元非金属以及金属元素共掺杂碳点,采用多种方法表征合成的多元共掺杂碳点的组成结构和光学性能,研究多元共掺杂碳点在分析检测和细胞成像方面的应用。具体内容包括以下几部分:（1）以蔗糖（Sucrose）为碳源,乙二胺（EDA）为氮源,磷酸（H3PO4）为磷源,烧杯为反应容器,在相对较低的温度（80℃）条件下,恒温反应50分钟合成发射蓝色荧光的氮磷共掺杂碳点（N,P-CDs）。采用TEM、XRD、XPS和FT-IR等对N,P-CDs的结构进行了表征。N,P-CDs的荧光能够被血红蛋白（Hb）选择性地猝灭且降到一个稳定值,由此,将N,P-CDs用于Hb的检测。MTT法测得N,P-CDs的细胞毒性低,能够进入细胞内发出明亮的荧光,并且基于其发射依赖激发的性质,实现了多色细胞成像。（2）以3-氨基苯硼酸（APBA）和乙二胺（EDA）为原料,采用水热法合成氮硼共掺杂碳点（N,B-CDs）。采用TEM、XRD、XPS和FT-IR等对N,B-CDs的结构进行了表征。N,B-CDs的最佳激发峰中心位于400 nm处,最佳发射峰中心位于510 nm处,荧光量子产率47.3%。α-葡萄糖苷酶催化4-硝基苯基α-D-吡喃葡萄糖苷生成黄色的对硝基苯酚,对硝基苯酚通过荧光内滤效应（IFE）能够猝灭N,B-CDs的荧光,由此,N,B-CDs可用于α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase）及其抑制剂的检测。细胞毒性和细胞成像实验结果表明N,B-CDs毒性很小,能够进入细胞内发出绿色荧光,并且可实现细胞内α-葡萄糖苷酶及其抑制剂的检测。（3）以3-氨基苯硼酸和2,5-二氨基苯磺酸为原料,采用水热法一步反应,合成发射红色荧光的氮硼硫共掺杂碳点（N,B,S-CDs）。采用TEM、XRD、XPS和FT-IR等对N,B,S-CDs的结构进行了表征。紫外-可见吸收光谱结果显示,N,B,S-CDs在234 nm、286 nm和520 nm三处出现吸收峰,荧光光谱结果显示,N,B,S-CDs的最佳激发峰中心位于520 nm处,最佳发射峰中心位于605 nm处。Ag+能够猝灭N,B,S-CDs的荧光,L-半胱氨酸（L-Cys）能够与Ag+络合使荧光恢复,由此构建了基于N,B,S-CDs的“on-off-on”型生物传感器用于检测Ag+和L-Cys。细胞毒性和细胞成像实验结果表明N,B,S-CDs细胞毒性小,能够进入细胞内发出明亮的红色荧光,并且可实现细胞内Ag+和L-Cys的检测。（4）以对氨基苯磺酸（p-ASA）和四羟甲基氯化膦（THPC）为原料,采用水热法合成氮磷硫共掺杂碳点（N,P,S-CDs）。采用TEM、XRD、XPS和FT-IR等对N,P,S-CDs的结构进行了表征。N,P,S-CDs的最佳激发峰中心位于360 nm处,最佳发射峰中心位于505 nm处,荧光量子产率36.8%。研究发现N,P,S-CDs可用于特异性检测重金属六价铬离子。细胞毒性和细胞成像实验结果表明N,P,S-CDs细胞毒性小,能进入细胞内发出明亮的绿色荧光。（5）以柠檬酸（CA）为碳源,二乙烯三胺（DETA）为氮源,氯化钴（CoCl2·6H2O）为钴源,一步水热法合成具有铁磁性的氮钴共掺杂磁性碳点（N,Co-CDs）。采用TEM、XRD、XPS和FT-IR等对N,Co-CDs的结构进行了表征,采用VSM探究了N,Co-CDs的磁性。辣根过氧化物酶（Horseradish peroxidase,HRP）催化H2O2氧化邻苯二胺（o-Phenylenediamine,OPD）生成有荧光的产物2,3-二氨基酚嗪（2,3-Diaminophenazine,DAP,em=540 nm）,DAP通过荧光内滤效应（IFE）猝灭N,Co-CDs的荧光,基于N,Co-CDs和DAP的荧光强度变化构建检测H2O2的比率型传感器。此外,该传感器可用于超灵敏、高选择性地检测以H2O2为代谢产物的物质（胆固醇和尿酸）。