金属离子对于环境的污染一直以来都备受关注，对于金属污染物的监测与分离技术，在环境保护、生物学等方面都具有非常重要的意义。而有机荧光探针由于其易于合成，响应快速，高灵敏度以及选择性好等优点，在检测金属离子领域有着广阔的应用前景。本文以喹啉衍生物为基础，设计合成了多种有机荧光探针小分子及纳米复合材料，并对其荧光传感性能、生物相容性和应用性等进行了一系列测试。所制备的有机化合物结构均通过核磁氢谱(1H-NMR)与核磁碳谱(13C-NMR)进行表征确定。主要内容如下：1.我们设计并合成了一种可以在近似于水相中检测识别Cu2+的新型有机荧光探针HQ。该探针分子结构简单，以喹啉作为荧光团，同时也作为识别基团。检测结果表明：随着Cu2+的加入，HQ与之形成1：1的配合物，且HQ溶液荧光强度随Cu2+浓度的升高呈线性增强，产生荧光“关-开”的效果。经计算，络合常数为5.716×104mol-1，检测限可达到4.23×10-6mol/L，同时其它常见金属离子均不会对Cu2+的检测造成显著影响。此外，细胞荧光成像实验进一步验证了探针分子的生物相容性和其在荧光示踪领域的应用。2.通过将2-乙酰吡啶与喹啉衍生物席夫碱受体链接的方法制备了一种新颖的有机小分子荧光探针（探针1），对Cu2+具有检测能力。当探针1的溶液中添加Cu2+后，探针1与之形成1：1的配合物，探针分子的荧光强度随Cu2+浓度升高而逐渐减弱，产生荧光“开-关”的效果。检测结果表明：随着Cu2+的加入，探针1与之形成1：1的配合物，络合常数为3.179×105mol-1，检测限可达到6.17×10-7mol/L，同时其它的常见金属离子均不会对Cu2+的检测造成显著影响。此外，通过细胞荧光成像实验，证明该探针分子同样能够检测生物活体细胞内的Cu2+。3.通过将4-（二乙胺基）水杨醛与喹啉衍生物席夫碱受体链接的方法制备了一种新颖的有机小分子荧光探针（探针2），对Cu2+具有检测能力。检测结果表明：随着Cu2+的加入，探针2与之形成1：1的配合物，且探针2溶液荧光强度随Cu2+浓度升高而逐渐降低，络合常数为4.7735×108mol-1，荧光探针显示出非常高的灵敏度，检测限可达到6.6623×10-8mol/L，并且在其它金属离子存在下，探针分子也展示出对Cu2+优越的荧光选择性。此外，细胞荧光成像实验进一步验证了探针分子良好的生物相容性。4.通过将吩噻嗪与喹啉衍生物席夫碱受体链接的方法制备了一种新颖的有机小分子荧光探针（探针3），对Hg2+具有检测能力。当探针3的溶液中加入Hg2+后，探针3会与之形成1：1的配合物，导致探针分子的溶液荧光强度呈线性降低，直至淬灭，产生荧光“开-关”的效果。络合常数为8.667×106mol-1，检测限可达到3.139×10-7，同时在其它金属离子存在下，探针分子也展示出对Hg2+优越的荧光选择性。另外，通过活体细胞成像实验表明探针3同样适用于生物系统中Hg2+的检测。5.基于静电纺丝技术制备了对于Cu2+具有选择性识别的荧光纳米纤维膜材料。利用电纺纳米纤维膜超高的比表面积、多孔渗水的结构特性，将对于Cu2+具有选择性识别能力的有机荧光探针分子通过静电纺丝技术负载到纳米纤维膜上，以此能够保证纤维表面或内部的荧光传感分子与检测物充分接触，从而实现对Cu2+的识别。实验结果表明：纳米纤维膜对Cu2+具有很高的选择性和灵敏度，其荧光检测限达到了微摩尔级别。