碳量子点（CDs）,作为碳纳米材料的后起之秀,由于其优异的光学性质、良好的化学惰性、低毒性、生物相容性以及成本低廉等优点,已经引起了人们广泛的关注。基于这些显著的性质,CDs在众多领域具有广阔的应用前景,如荧光探针、细胞标记、催化和光学器件等。本文以不同的原料作为前驱体,通过一步过程制备了具有不同光学性质的CDs,并探究了制备的CDs在检测和细胞成像领域的应用。主要内容如下:1.以邻苯二胺为反应原料,通过一步水热法制备了具有溶剂依赖性质的CDs（o-CDs）,制备的o-CDs在不同溶剂中展现出不同的发光颜色。通过将o-CDs与不同的聚合物结合,获得了不同发光颜色的o-CDs/聚合物膜。此外,实验结果表明o-CDs发射峰的位置对有机试剂中的水含量很敏感,基于这个发现,o-CDs作为荧光探针定量地检测有机溶剂中的水含量,同时可以根据发光颜色的变化定性地判断有机溶剂中的水含量。2.以柠檬酸和3,4-二氨基苯甲酸为前驱体,通过一步溶剂热过程制备了量子产率为50%的氮元素掺杂的CDs（N-CDs）。制备的N-CDs为球形,平均粒径大小为3.6 nm,在400 nm激发光下发出明亮的蓝光,并且展现出良好的水溶性和光稳定性。最后,N-CDs作为荧光探针进行定量地检测水中的Fe³⁺,线性范围为1-25μmol/L,检测下限为0.21μmol/L,选择性实验表明N-CDs对Fe³⁺具有良好的选择性。3.以间苯二胺为原料,通过一步溶剂热法制备了量子产率为65.1%的绿光发射的CDs（m-CDs）,m-CDs的发射峰位于513 nm。此外,m-CDs表现出低毒性和光稳定性,化学成分分析结果表明m-CDs表面存在丰富的羟基和羧基官能团,这些官能团赋予m-CDs良好的水溶性和生物相容性。利用m-CDs的良好的水溶性、高量子产率和表面丰富的官能团,m-CDs应用于细胞标记和定量地检测水中的Fe³⁺,加入Fe³⁺后m-CDs的荧光猝灭值和Fe³⁺浓度在两个不同的范围内呈直线关系,线性范围分别为0-2.2 mmol/L和2.2-17 mmol/L。