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碳是自然界分布最广泛的元素之一,也是构成地球上一切生物有机体的骨架元素。随着纳米科技的发展,主要由碳构成的纳米材料如碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维和碳量子点都被制备出来且有很好的应用前景。其中,碳量子点是一种尺寸小于10 nm的,单分散的,几何形状近乎准球形的新型碳纳米功能材料。与传统的半导体量子点和有机染料相比,荧光碳量子点具有制备方法简单、水溶性好、光稳定性高、毒性低、易于功能化、生物相容性好和激发发射波长可调性等优点。因此,荧光碳量子点在环境监测、生物传感、生物成像、非线性光学、光电转换和光催化等方面有着广泛的应用。本文在前期研究基础上采用不同方法制备了一系列具有不同荧光性能的碳量子点,并对其组成、结构和光学性质等进行了探索和研究:首先,以乙二胺、苹果酸和L-半胱氨酸为原料,采用水热回流法制备了具有蓝色荧光的水溶性碳量子点。通过透射电镜（TEM）表征发现该碳量子点的平均粒径是3.5 nm;X射线衍射光谱（XRD）表明该碳量子点具有完整连续的晶体结构;其紫外-可见吸收峰在283 nm和375 nm左右,最大激发波长为370 nm处有蓝色荧光;研究发现加入硫源的L-半胱氨酸可使其荧光增强,但荧光峰没有移动;红外光谱表明该碳量子点表面具有-NH2,-COOH,-OH和-SH等官能团;此外,通过X射线光电子能谱（XPS）表明该碳量子点主要由C、N、O和S等元素构成,进一步证实了该碳量子点掺杂N和S两种元素。最后,通过对该碳量子点的荧光性能进行分析,发现其量子产率高达23.84%。其次,以二乙胺和三氯甲烷为前驱体,通过加热回流法制备了三种具有不同荧光的水溶性碳量子点,其荧光峰分别为545 nm,650 nm和745 nm,平均粒径为4 nm、7 nm和20 nm。通过X射线衍射光谱（XRD）表明这三种碳量子点都具有完整连续的晶体结构;紫外光学性能接近,分别在313 nm、415 nm和514 nm附近具有紫外峰;红外光谱表明该方法制备的碳量子点表面具有-NH2,-OH和-CO-等功能基团,该类碳量子点易于功能化修饰。最后,基于Cu2+对所制备的碳量子点（λem=650 nm）具有选择性猝灭作用,可建立检测Cu2+的近红外（Near-infrared,NIR）荧光分析新方法。在最佳实验条件下,该方法的检测范围是0.01μM-150μM,最低检出限为3.4 n M,并用于实际水样中Cu2+的检测,加标回收率为90%-110%。此外,所制备的具有近红外荧光的碳量子点可用于细胞成像,表明该类碳量子点在生物成像研究中具有很好的应用前景。