荧光化学传感器因其具有选择性好、灵敏度高、简便快速等优点，而广泛地应用于检测各种阳离子和阴离子。而比率荧光传感器由于引入了自动校准功能，提高了灵敏度，因此可实现定量检测。本论文以冠醚、吡啶喹喔啉及苯并咪唑等结构单元作为识别位点，设计合成了一系列新型的比率荧光传感器，并进一步研究了其与某些阴/阳离子的光谱性质和识别机制。主要内容概括如下:　　1.设计合成了吡啶/苯环取代的喹喔啉-冠醚荧光传感器L1和L2，并研究了它们对常见金属离子的比色和荧光识别能力。研究结果表明，L1和L2分别对Zn2+和Al3+具有特定的选择性识别性能。此外，由于L1中含有两种不同的识别位点，在L1的乙腈溶液中，Zn2+和K+加入的先后顺序不同，其荧光响应也不同。在此基础上，以L1的乙腈溶液作为初始状态，以Zn2+和K+为两个信号输入，460nm处的荧光强度作为信号输出，形成了一个‘关-开-关’的分子开关和INHIBIT逻辑门。　　2.设计合成了两个苯并咪唑-冠醚基荧光传感器L3和L4。通过对L3与各种常见阴/阳离子识别能力的研究，表明L3可以通过紫外吸收以及荧光光谱有效的识别F-和Zn2+离子，并且可实现在HeLa细胞中对F-和Zn2+的比率荧光成像。与L3不同的是，L4中缺少了可识别阴离子的酚羟基，因而仅表现出对Al3+离子的选择性识别能力。　　3.设计合成了一类基于冠醚的有机高分子聚合物荧光传感器，该传感器具有良好的热稳定性和化学稳定性。通过荧光光谱和紫外吸收光谱研究了该传感器与金属离子相互作用的光学性质。在该传感器的甲醇悬浊液中加入Al3+时，其悬浊液的颜色由黄绿色变成红棕色，并且在紫外灯下悬浊液颜色由青色变成蓝色。同时，其荧光发射波长发生明显的蓝移，且荧光强度增强。而加入其它的金属离子无此变化。这表明了该聚合物可以作为一种荧光传感器对Al3+具有选择性。