近年来,荧光碳量子点由于其可调的表面官能团、优异的光学性能、化学稳定性、生物相容性和低毒性,受到了越来越多的关注,并被广泛应用于检测学、生物技术、化学和生物传感、太阳能等领域。碳量子点是零维的准球形碳纳米材料,主要包括碳点和石墨烯量子点,由于其制备简单、发光稳定、比表面积大、电子迁移率高、导电导热性能好等优点,使得它们替代了传统的荧光材料,成为医学诊断、催化和光伏设备等众多应用领域的潜在应用对象。此外,其低毒性和良好的生物相容性好也使其在生物成像和荧光标记等方面也展现出了广阔的应用前景。本论文的主要内容是:（1）首先,将甲硫氨酸做为前驱体,利用一步水热法制备出了氮、硫双掺杂的碳点,当掺杂过的碳点与三价铁离子结合时会有明显的光淬灭现象,展现出了其对Fe³⁺的独特检测性能。此外,本实验还利用半胱氨酸作为前驱体,利用一步水热法制备出了氮、硫双掺杂的碳点,该碳点不仅可以利用传统的光淬灭法检测Pb²⁺和Cu²⁺离子,还可以通过比色法,肉眼直接观察其对铜和铅离子的检测结果;（2）其次,本实验利用固相混合加热法制备出了氮、硫双掺杂的石墨烯量子点,并将其与二氧化钛（TiO₂）复合并在可见光下对罗丹明B进行催化降解,结果显示,与碳量子点复合后的催化剂的催化效率是纯二氧化钛的5.3倍,展现了该掺杂石墨烯量子点在光催化领域的潜在应用。（3）最后,本实验还利用加热搅拌法制备出了氮掺杂的石墨烯量子点,并将其与海拉细胞培养在一起,测试其荧光标记性能、生物成像以及生物细胞存活率。结果显示该方法制备出的石墨烯量子点可以通过细胞的内吞作用进入到细胞内部并分散在细胞质和细胞核周围。并且当量子点溶液浓度低于200μg ml^-1时,培养了48 h的海拉细胞仍能保持百分之百的存活率。展现了其在生物成像和标记领域的潜在应用。本实验通过利用不同制备条件和掺杂实现了对碳量子点的改性,还得到了一些有价值的研究成果。