碳纳米管和石墨烯等碳基纳米材料除具有纳米材料的共同性质外,比如：表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,它们还具有独特的导电性、高机械强度、大的比表面积和特殊的光学性质,因此近年来一直受到科学家们的广泛关注。碳纳米管的分散性问题是阻碍其进行实际应用的首要问题,因此对碳纳米管进行修饰改性,使其具有良好的分散性能是碳纳米管潜在应用研究的首要任务。目前,科学家们主要通过对碳纳米管进行物理非共价修饰和化学共价修饰的方法对其进行处理,使之在水中或有机溶剂中具有较好溶解或者分散的能力。尽管如此,探索进一步提高碳纳米管分散性能的简单有效方法仍然是目前的首要任务之一,这对能够碳纳米管的性质研究和潜在应用有着重要的意义。研究发现,碳纳米管具有较强的近红外荧光性能,可广泛用于生物传感和生物造影领域。但是,目前碳纳米管的可见荧光性能仍然是不清楚的。探索碳纳米管的可见荧光性能不仅可以深入了解碳纳米管的光谱特性,而且有助于基于碳纳米管可见荧光的新型化学传感器的开发。本文采用混酸氧化法对多壁碳纳米管和单壁碳纳米管进行氧化改性,制备得到的氧化碳纳米管不仅具有较好的分散性,而且可以表现出较强的可见荧光性能。基于氧化碳纳米管的可见荧光性质,氧化碳纳米管可以用于pH值的响应和金属离子的识别。本文还系统研究了不同氧化程度的多壁碳纳米管的荧光性能及其在传感领域的应用。主要内容如下：1.研究了混酸氧化改性的多壁碳纳米管的光学性质及在金属离子传感中的应用。将纯化后的多壁碳纳米管用混合浓酸氧化处理,制得氧化改性后的多壁碳纳米管,经实验发现,氧化多壁碳纳米管在水中具有良好的分散能力,并且分散能力与水溶液的pH值具有相关性。相比于原始碳纳米管,氧化多壁碳纳米管具有较强的绿色荧光,并且其荧光强度随着溶液pH值的增大而增强。基于其可见荧光性质,氧化多壁碳纳米管还可以用于区分主族和过渡金属离子。2.研究了混酸氧化改性的单壁碳纳米管的光学性质及在金属离子传感中的应用。提出了一种简单有效单壁碳纳米管的化学修饰方法,该方法可以使单壁碳纳米管很好地分散于水中,解决了单壁碳纳米管在水溶液中的难分散问题。进过化学修饰的单壁碳纳米管表现出较好的荧光性能,并且该荧光性能可以对pH和金属离子做出很好的响应,这为相关pH和金属离子荧光传感器的构建提供了基础。研究发现,氧化单壁碳纳米管还具有新颖的系列持续自激发发射现象,为可调制的荧光传感器的开发提供了研究基础。3.可调变的多壁碳纳米管和石墨烯纳米片可见荧光材料的制备及其对重金属离子的识别研究。采用化学氧化法对多壁碳纳米管进行不同氧化程度的处理,制备得到部分氧化的氧化多壁碳纳米管和尺寸不同的氧化石墨烯纳米片。研究表明,所制备荧光材料可发出不同颜色的可见荧光,并且其可见荧光随着氧化程度的增强而逐渐红移,从而呈现绿色到橙红色的荧光。这表明通过氧化程度的不同可以调控所制备荧光材料的荧光颜色,为可调制的荧光传感器的构建提供了思路。基于荧光材料的可见荧光颜色和强度的变化,这些荧光材料可用于定性区分溶液的酸碱度和对重金属离子镉离子的识别。