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与其他传统的分析检测方法相比，荧光探针方法具有实时、原位、方便快捷、选择性和灵敏度高等优点，其在生物、医学、化学以及环境中有着诸多的应用潜力和前景，正受到各个国家科研工作者的重视。目前来说，开发出能够在水溶液中进行检测的荧光探针显得尤为重要，这对生物、环境监测等领域的应用具有很大帮助。本论文以芘为荧光发色团，分别以组氨酸甲酯、羧基和邻氨基苯甲酸为受体，设计合成了三种荧光探针。通过荧光发射光谱、荧光激发光谱检测它们的荧光识别性能，利用质谱、核磁共振波普、紫外-可见吸收光谱等方法研究了其识别机理。主要研究内容如下: (1)利用芘甲酸为原料，设计、合成了一种能够在水溶液中对汞离子产生特异性识别的荧光探针——芘甲酰组氨酸甲酯(PHE)。它能够在接近纯水条件下（含1％ DMSO，体积分数）高选择性、高灵敏度地荧光识别Hg2+，随着汞离子浓度的增加，其荧光发射显示出猝灭型响应。同时，该探针对其他离子的响应很弱，显示出专一识别，并且汞离子与其他离子共存时仍能产生识别响应，抗干扰能力强。工作曲线结果显示，此探针与汞离子以1∶1的形式结合。另外，该探针对汞离子的识别具有可逆性，且能够在环境水样中对汞离子具有有识别作用，具备一定的实际应用潜力。 (2)以芘甲醛为初始物，合成出对pH具有比率型响应的荧光探针——芘甲酸(PA)。它在含15％ DMF（体积分数）的溶液中，在溶液pH值从6.40到2.20的范围内，荧光光谱随着pH值的降低而发生比率型的变化。通过计算得出其pKa值为4.97，表明其在酸性条件下可对pH值产生荧光识别。另外，PA在pH=5.00时对金属离子具有良好的抗干扰能力。利用核磁共振波谱对PA识别pH的机理进行分析。结果表明，随着酸性的增强，氢质子峰向高场发生明显的移动，显示出由于羧基的质子化作用，导致芘环上的电荷分布发生改变，从而诱导了其比率型荧光变化。 (3)以芘甲酸为荧光基团、邻氨基苯甲酸为识别基团，设计合成了既能荧光检测又能沉淀除移Fe3+的荧光探针——芘甲酰邻氨基苯甲酸(PAA)。它能够在含有5％（体积分数）DMSO的水溶液中高选择性、高灵敏地荧光识别Fe3+。通过工作曲线得出，该探针以2∶1的结合比与Fe3+进行络合，且络合以后形成絮状沉淀，从而可以实现移除Fe3+功能。产生这样的识别可能由于两个探针分子与一个铁离子产生螯合，使得被拉近的两个探针分子的构型发生转变，从而获得一个疏水性更强的复合物，并从水溶液中沉淀出来，表现出荧光猝灭型响应及可移除特性。