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近几年来，随着纳米技术快速发展，纳米材料一直处于其前沿，并且吸引了很多研究工作者在分析化学和生物标记方面的研究。通过将荧光与纳米材料结合起来，发展出一种新研究领域，即荧光纳米材料。与传统有机荧光染料相比，这些荧光纳米材料，如量子点、金团簇、发光氧化石墨烯，具有极其高的荧光量子产率、复杂表面化学组分，这为化学检测、生物检测及荧光成像奠立了基础。在本论文中，我们用氨基酸制备了一种生物相容性好、发光效率高的氧化石墨烯，还基于量子点与氧化石墨烯成功构建了光学传感器，检测血红蛋白、次氯酸。此外，我们还设计了比率荧光方法识别不同价态的铁离子，指示双氧水，以及检测环境中的铅离子。本文主要内容如下: 1.我们使用表面功能化量子点，通过血红蛋白猝灭其荧光，构建一种快速、灵敏、有选择的荧光方法，检测尿液中微克级的血红蛋白。这种方法具有低干扰性、高选择性，水中检测限可达4.3μg/L，尿液中检测限可达66.1μg/L，这些均低于目前实验室与诊所中所用方法获得的检测限。并且不但在原尿液样品中，而且在酸性、碱性尿液样品中的回收实验中回收浓度接均近于加入血红蛋白浓度，证明此方法具有很好的回收率。 2.我们制备了一种高效荧光的己二胺修饰氧化石墨烯，并用于检测水溶液次氯酸含量。次氯酸氧化发光氧化石墨烯表面的氨基形成氯胺，氯胺与氧化石墨烯之间产生分子内电子转移(ICT)，导致其荧光猝灭。这种方法具有低干扰性、高选择性，水中检测限可达3.5μM。此外，发光氧化石墨烯的量子产率为11.2％，并且自来水中次氯酸回收实验具有很好的回收率，证明荧光探针具有检测实际环境中次氯酸前景。 3.我们用氨基酸通过表面共价反应合成了高效发光氧化石墨烯(GO-AAs)。最大量子产率高达21％。在连续紫外光照下，其荧光具有高稳定性，375nm激发下，GO-AAs荧光寿命高达9.6ns。此外，我们进一步使用功能化氧化石墨烯进行细胞实验，并且发现GO-AAs很容易被A549细胞吸收。并且还进行了在A549细胞中GO-谷氨酸的MTT活性分析，证明它的低毒性。这种被标记的细胞即使孵育三周后，仍然活着，而且还发光，这表明氨基酸修饰氧化石墨烯具有很高生物相容性以及低毒性。 4.我们通过氧化石墨烯表面的氨基与量子点上的羧基之间静电吸附和氢键作用，将蓝色荧光的发光氧化石墨烯(FGO)与红色荧光的量子点(QDs)构建一种新型比率荧光纳米复合物。这种比率荧光纳米复合物在单一激发波长下分别于450nm与650nm处具有双发射峰，并且H2O2存在下，高灵敏检测二价铁离子。二价铁离子与H2O2反应产生非常有活性的羟基自由基，这种自由基具有很强的氧化性，很容易捕捉来自CdTe QDs的电子，导致QDs荧光猝灭，而这对氧化石墨烯荧光没有影响，从而导致荧光强度比值发生巨大变化。此外，这种比率荧光探针不仅对二价铁离子极其灵敏，而且对其他生物相关金属阳离子具有选择性。根据荧光颜色比率的变化可应用于H2O2存在下进行可视化检测，并且也可以应用于指示H2O2的存在。 5.我们应用谷胱甘肽作为稳定剂，巯基丙酸作为配体，合成了高效发光的绿色荧光金纳米团簇(Au NCs)，并且其荧光对铅离子特别灵敏。然后，我们将Au NCs共价接在硅纳米颗粒包埋红的色量子点(QDs)表面，构建一种比率荧光纳米复合物，用于现场可视化检测铅离子。其中，这个绿色荧光可被铅离子选择性猝灭，而红色荧光对铅离子有惰性，可作为内标。两个发射峰的不同响应导致产生荧光颜色由绿色到黄色的一个连续性变化，这可通过肉眼清楚观察到。这个纳米复合物传感器对铅离子很灵敏，检测限可达3.5nM，并且可应用于检测实际水样（自来水、矿泉水、地下水、海水）中铅离子。为了实际应用，我们将这个探针与聚乙烯醇(PVA)薄膜掺杂，构建荧光测试条，直接检测水中铅离子。这个PVA膜方法的可视化检测限为0.1μM，具有不需要精细仪器现场检测铅离子应用潜能。