石墨烯量子点(GQDs),作为一种新型的量子点,在纳米科学与纳米科技领域受到了人们越来越多的关注。由于其显著的量子限域效应与边界效应,石墨烯量子点展现出了很多新颖的物理及化学性能。在这众多卓越的性能中,最为鼓舞人心的又属GQDs优异的荧光性能以及良好的生物兼容性了。这使得GQDs在生物成像、传感、药物传输等方面有着非常好的应用前景。然而,GQDs的发展还处于起步阶段,其相关性能还需深入探索,相关应用也还有待进一步拓展。在本文中,我们较为全面地开展了 GQDs在制备、结构性能表征以及传感应用方面的研究。具体来说,可以分为以下四方面:第一章,我们对最近几年来有关GQDs制备方法、物化性质以及相关应用的文献进行了总结。第二章,我们利用酸氧化切割氧化石墨烯(GO)的方法合成了 GQDs,并通过透析的方式分离得到了两种不同的组分:蓝色荧光GQDs(b-GQDs)与绿色荧光GQDs(g-GQDs)。虽然透射电子显微镜(TEM)以及原子力显微镜(AFM)图像表明它们具有相似的形貌,但是X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外(FTIR)以及拉曼光谱等测试结果揭示了这两种GQDs源于GO的不同部分。此外,荧光发射光谱、荧光激发谱以及时间分辨荧光光谱(TRPL)的表征结果也表明这两种GQDs的发光机理完全不同。有意思的是,g-GQDs相比于b-GQDs,还展现出了良好的类过氧化物酶活性,并且能够应用于H202的检测中,其检测限低至87 nM。结合GQDs的低毒性,它在生物检测领域将有巨大的应用价值。第三章,我们通过水热法制备了一种蓝色荧光GQDs,并利用金属离子对GQDs荧光强度的调控,发展了一种基于GQDs与Cu2+的荧光增强型化学传感器用于抗坏血酸(AA)的检测。实验结果表明,这种基于GQDs的传感器有超快的响应过程,在5 min内就能完成对AA的检测,其检测限低至93 nM,这比目前大多数的AA检测方法都要好。此外,即使在多种生物分子以及无机盐离子存在的条件下该体系对AA依然有较好的选择性。最终,这一体系还被成功地应用于实际样品中的AA检测。第四章,我们对自下而上的GQDs合成方法也进行了探索,以柠檬酸(CA)与乙二胺(EA)为碳源与氮源,结合水热与溶剂热法制备了一种氮掺杂的GQDs(N-GQDs)。与一步水热法合成的碳点相比,这种两步法合成的N-GQDs具有更高的碳化程度,其产率也较高,达到了 10.5%。这有望为大批量制备GQDs提供新的思路。总之,本文从多个方面开展了 GQDs的研究工作。我们相信这些工作对于探索GQDs的合成方法,深入理解GQDs的结构与荧光特性,以及拓展GQDs在传感领域的应用都有着重要意义。