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碳量子点（Carbon dots,CDs）作为荧光碳纳米材料的新成员,由于具有光稳定性高、生物相容性好、毒性低、易溶于水以及化学惰性等优点,近年来已经吸引了研究者极大的关注。为了扩展和开发碳量子点的性能和应用,许多研究者投入大量的时间和精力研究新型碳量子点的合成、各种官能团的修饰,以及在各种领域的应用。现在人们已经初步掌握了碳量子点的基本理论、简单结构、性能及应用潜力,但其结构、性能、机理等方面还有很多理论需要完善,在很大程度上限制了其研究和应用。另外,虽然现在报道的各种碳量子点很多,但其种类太少、合成的规律还需要进一步的探索、各种机理的研究还需要进一步的深入、其应用领域还需要进一步开发和探索。核酸适配子是能与靶向分子特异性结合的DNA或RNA寡核苷酸单链。核酸适配子对靶分子具有类似于抗体的特异性作用,而且具有化学稳定性好、易于保存运输、可以重复利用、合成成本低和易于标记的优点,因此对核酸适配子的开发和应用一直是研究者们的研究热点。近年来,基于核酸适配子的检测方法已经广泛用于蛋白质、细胞、病毒、小分子等各种靶向分子的选择性检测。然而在毒素的分析和检测方面的研究还相对较少。本文主要以不同的碳材料、有机分子及天然材料作为碳源,采用简单的水热法合成多功能化的碳量子点,用于金属离子及生物分子的检测。探索研究新型碳量子点的合成、性能及其在生物传感器方面的应用,具体工作包括以下几部分:1、以大蒜为碳源,采用水热法一步合成含有N、S元素掺杂的荧光碳量子点（N,S-CDs）,并进行了TEM、XPS、FTIR、UV-vis、荧光性能等多种方法的表征。结果证明碳量子的粒径大小平均在3.6 nm左右,具有优异的荧光性能,荧光量子产率为13%。在酸性条件下,该量子点选择性地结合溶液中的Fe3+,并导致荧光明显猝灭,根据这个性质,我们发展了一种检测环境中Fe3+的新方法。此外该碳量子点还用于细胞成像以及检测细胞中的Fe3+,证明该碳量子点具有很大的的应用潜能。2、选用胰蛋白酶为碳源,通过水热法一步合成了一种氮掺杂的荧光碳量子点（N-CDs）。实验结果表明,该碳量子点的表面含有较高的正电荷,可以通过静电作用组装在DNA修饰的AuNPs表面上,并与AuNPs发生荧光共振能量转移（FRET）,使碳量子点的荧光猝灭。我们把毒素的适配子修饰在AuNPs表面,利用该碳量子点作为荧光探针发展了一种黄曲霉毒素（AFB1）和赭曲霉毒素（OTA）的检测方法。通过毒素分子对碳量子点的荧光恢复,可以精确地定量加入的毒素分子。该方法具有较高的灵敏度和选择性,并可以用于食品和饮料中毒素分子的检测,而且该方法可以扩展到其他目标分子的检测,具有较高的应用前景。3、以支链聚乙烯亚胺和血红素为碳源,利用水热法合成新型的具有催化活性的荧光碳量子点（Fe-CDs）。通过XPS和XRD表征,合成的碳量子点主要含有C、O、N等元素和少量的铁元素。该碳量子点不仅具有碳量子点的荧光特性还具有与血红素类似的过氧化物酶的催化活性。而且,由于碳量子点具有好的水溶性,可以大大地改善血红素难溶于水的性能。我们利用该碳量子点的催化性能,发展了一种检测多巴胺的比色和荧光传感器,可以对多巴胺进行荧光和比色的检测,为生物分子的分析检测提供了一种新的思路。