石墨烯量子点（GQDs）由于其具有优异的光学稳定性,多功能的表面改性,高的耐光漂白性和优异的电子特性而备受研究者们关注,但是GQDs的量子产率（QY）低,因此限制了它的发展。研究表明,杂原子掺杂是调节碳纳米材料固有特性的有效方法,用化学键合的氮原子（N）掺杂GQDs可以调节GQDs的带隙并调节电子特性、局部化学性质和光学性质,使其具有量子产率高、溶解性好、毒性低和生物相容性好等优点,因此氮掺杂石墨烯量子点（N-GQDs）在离子检测、生物成像、光催化剂、光检测器、电化学发光、光学传感器和光伏设备等方面具有非常广泛的应用前景。在本研究中,我们采用几种不同的碳源和氮源作为原料,利用简单的水热合成方法来合成掺氮量不同的N-GQDs,利用各种表征手段对其结构进行分析,然后通过QY的计算和荧光光谱的分析,最终选择了一种高荧光高量子产率的方法来合成N-GQDs,随后在其基础上构建了三个不同的荧光传感体系来分别监测实际样品中铬离子(Cr⁶⁺)、5-三磷酸腺苷（ATP）和硫脲（TU）的含量。主要研究内容如下:1.用三种不同的原料来合成N-GQDs,然后通过傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、荧光光谱和紫外可见吸收光谱（UV-vis）等手段对合成的N-GQDs进行表征并分析其性能,最后选择高荧光高量子产率的N-GQDs作为后续研究的基础。2.基于N-GQDs来检测水样中Cr⁶⁺的含量。实验过程中以柠檬酸为碳源,尿素为氮源,通过简单的水热合成法合成N-GQDs,然后将Cr⁶⁺加到N-GQDs溶液中时,荧光发生猝灭。这是因为Cr⁶⁺的吸收带几乎完全覆盖了N-GQDs的激发带,致使N-GQDs的大部分激发能被Cr⁶⁺吸收,而N-GQDs只吸收少量激发能,由此产生的内部滤光效应（IFE）致使N-GQDs的荧光猝灭,基于此原理,我们利用N-GQDs作为荧光传感器来直接检测环境水样中的Cr⁶⁺。实验过程中该传感器对Cr⁶⁺有较高的选择性和灵敏性,通过实验得知其线性范围为0.06-105μmol L^-1,检出限为36.7 nmol L^-1,最终通过加标对水溶液中Cr⁶⁺进行了检测,得出其回收率为100%-102%。3.N-GQDs结合Fe³⁺作为荧光探针来检测人血清中的ATP。Fe³⁺与N-GQDs会发生非辐射电子转移,从而使得N-GQDs的荧光发生猝灭,而加入ATP后,N-GQDs的荧光逐渐恢复,这是由于ATP通过Fe-O-P键对Fe³⁺具有很高的亲和力,Fe³⁺由此会被ATP从N-GQDs的表面脱离下来,荧光恢复。此实验构建的荧光传感体系对ATP具有选择性好,灵敏度高和线性范围较宽等优点,因此可以成功应用于人血清中ATP的检测。通过实验得知其线性范围为4-140μmol L^-1,检出限为0.4μmol L^-1,加标回收率为98%-103%。4.基于N-GQDs构建“off-on”荧光传感体系来检测果汁和水中的TU。N-GQDs的表面含有许多羟基和羧基等含氧基团,它会与汞离子(Hg²⁺)结合发生能量或电子转移导致N-GQDs的荧光关闭（off）,而当TU存在时,N-GQDs的荧光立即开启（on）,这是由于TU表面有硫醇官能团,与Hg²⁺有特别强的结合力,形成Hg²⁺-TU复合物,致使N-GQDs的荧光恢复。通过实验得知此传感器的线性范围为0.5-14μmol L^-1,检出限为41.7 nmol L^-1,最终通过对实际样品进行加标回收,得出其回收率为99%-106%,由此证明此传感体系可以成功应用于果汁和水中TU含量的检测。