碳量子点是一种准球形的纳米颗粒,颗粒尺寸一般在10 nm以下。碳量子点因其具有优良的光学性质、好的水溶性、良好的生物相容性和低的毒性,而成为半导体量子点的一种良好替代品。它的出现使得荧光纳米材料的研究进入了一个新的阶段。本文主要从以下几方面对碳量子点进行研究:1.以羊毛为原材料,采用热解-微波的方法合成了蓝色荧光氮掺杂碳量子点。合成的氮掺杂碳量子点表现出优异的性质,其中包括高的荧光量子产率（22.5%）、良好的生物相容性、低的毒性和稳定的光学性质。基于这些优良的性质,制备的氮掺杂碳量子点已经被用于多色细胞成像、图案制作和生物传感。激光共聚焦荧光显微成像表明它们可以用于多色细胞成像。该碳量子点也能用作荧光墨水绘制荧光图案,在防伪和光电方面表现出了潜在的应用价值。另外,基于该碳量子点在水溶液中对Fe³⁺的高灵敏度和选择性,还可将其用于检测细胞内Fe³⁺的浓度。2.以乌龙茶为碳源,采用一步水热法合成了绿色荧光氮掺杂碳量子点。合成的氮掺杂碳量子点在470 nm激发下,发射出明亮的绿色荧光。该碳量子点可用于细胞内Cu²⁺成像和纸基条中Cu²⁺传感。人肝癌（HepG2）细胞的激光共聚焦荧光成像显示该碳量子点可以用于可视化观察活细胞内Cu²⁺的浓度变化。另外还可以将该碳量子点用于制作纸基传感条来方便地检测Cu²⁺。