碳点作为零维碳基纳米材料因其独特的性质而备受关注。碳点具有荧光信号稳定、无光闪烁、激发波长和发射波长可调控等独特的光学性质,以及小尺寸效应、巨大的比表面积、极高的反应活性等物理化学性质而被设计成荧光探针对金属离子、小分子物质、生物大分子等进行分析检测。碳点作为荧光探针具有操作简单、快捷,灵敏度高,选择性好等优势,目前已被广泛开发利用。随着碳点的不断开发,单一的荧光信号检测不足以满足科研的需求,因此以碳点为基础的比率探针应运而生。因其在不同波长处的特征发射峰值的变化会引起颜色的相应变化所以在可视化检测、细胞成像、生物医学等方面备受关注。比率探针可以有效的消除背景干扰和条件的波动,相对于单一信号检测更加可靠。本文以碳点为基础,设计了三种比率探针并应用于色氨酸、Fe（III）、叶酸和四环素的分析检测。主要研究内容如下:1.Cu-CDs的荧光和二阶光散射比率探针的设计及应用于色氨酸和Fe（III）的检测研究。本研究以乙二胺四乙酸二钠铜和抗坏血酸为前体通过简单的煅烧热解的方法合成了铜掺杂碳点（Cu-CDs）。Cu-CDs在308 nm处的单一激发下,会对应产生396 nm处的荧光特征峰和617 nm处的二阶光散射峰两个响应信号,根据两个信号的不同变化对检测目标实现了比率检测,比率探针的设计就此实现。色氨酸作为荧光特征峰响应的检测目标物,由于氢键作用下的协同效应会使得Cu-CDs的荧光特征峰发生增强而二阶光散射峰不变。Fe（III）作为二阶光散射峰响应的检测目标物,由于光致电子转移“关闭”的机制会使得Cu-CDs的二阶光散射峰发生增强而荧光特征峰不变。线性响应范围分别是0.5-250μmol/L和0.1-50μmol/L。与其他分析物相比,该传感体系对于色氨酸和Fe（III）表现出良好的选择性和灵敏度,检测限分别低至275 nmol/L和46 nmol/L。此外,所提出的传感体系在实际样品中对于色氨酸和Fe（III）的定量测定方面展示出良好的应用前景。2.N,S,I-CDs作为比率探针的设计及应用于叶酸的检测研究。本研究通过一步水热法以三聚硫氰酸为碳源和硫源、碘酸钾为碘源、乙二胺为氮源成功的合成了氮、硫、碘共掺杂的碳点（N,S,I-CDs）。N,S,I-CDs在紫外灯照射下显示出明亮的蓝色荧光,荧光量子产率高达32.4%。N,S,I-CDs在单一激发下会在388nm处出现单一的荧光发射峰,当叶酸加入时,N,S,I-CDs与叶酸在氢键作用下紧密的结合在一起,并且发生了荧光共振能量转移效应,使得在388 nm处的特征发射峰发生明显的猝灭现象,与此同时,在458 nm处出现了新的荧光发射峰并呈现增强趋势,两个荧光发射峰同时出现。因此,以I₄₅₈/I₃₈₈的比值实现了对于叶酸的灵敏检测。叶酸检测的线性范围为0.1-175μmol/L,检测限为84 nmol/L,并且根据比率探针的荧光发射峰值的变化导致的颜色变化成功的应用于人骨肉瘤细胞的成像研究,为细胞中叶酸的检测提供了新的工具。3.SiCDs与RhB构建比率探针的设计及应用于四环素的检测研究。本研究以苯硼酸和3-氨丙基三乙氧基硅烷为前体通过一步水热法合成了硅掺杂碳点（Si-CDs）,SiCDs具有较强的蓝色荧光,荧光产率达到17.2%。SiCDs在激发波长为324 nm时会对应出现414 nm处的发射峰。为了构建比率探针引入了罗丹明B（Rh B）作为另一个荧光信号,Rh B在激发波长为324 nm时会在578 nm处出现特征发射峰,位置区别于SiCDs的特征发射峰实现了比率探针（SiCDs-Rh B）的构建。四环素作为检测目标物会与SiCDs发生荧光共振能量转移效应而使得414 nm处的发射峰发生猝灭,另外578 nm处的Rh B特征发射峰由于Rh B与四环素不发生作用而不发生变化,以此建立了比率检测体系。SiCDs-Rh B对于四环素的检测具有较好的选择性和灵敏度,线性范围为0.1-100μmol/L,检测限为83nmol/L。此外,该探针应用于肉类中四环素的检测展现出较好的发展前景。