铜离子(Cu²⁺),人体中第三丰富的过渡金属离子,在生物系统中起着至关重要的作用。作为众多酶的辅酶因子,铜离子的含量过低或过高,都会对人体的生物系统造成巨大影响。目前对于Cu²⁺检测的方法很多,其中荧光检测技术因具有较高的灵敏度,易操作,光谱干扰少,吸收波段宽等优点而受到广泛关注。但是大部分荧光探针主要使用有机溶剂,在水中的溶解性差,限制了探针在环境及其生物领域中的应用。碳量子点（Carbon Quantum Dots,CQDs）是一种发现于2004年的新型荧光材料,因其突出的荧光性能、良好的光学稳定性以及表面易修饰性等特点,尤其是其优越的生物相容性与低毒性,被认为是可以替代金属半导体荧光染料的有力替选材料之一。但是与无机量子点和有机染料相比,碳量子点的荧光产率较低。因此制备一种具有较高荧光产率,良好荧光性能以及生物相容性的碳量子点意义重大。基于以上所述,论文主要内容如下:1、以废弃山竹壳为原料,通过一步碳化的方法获得含碳量75%以上,具有相对完整碳网结构的碳化山竹壳。山竹壳材料结构的完善,有助于制备CQDs效率的提高。2、以碳化山竹壳为碳源,采用混酸氧化切割的方法,成功制备具有蓝绿色荧光的山竹壳基碳量子点,荧光产率为5.1%,该碳量子点平均尺寸2.7nm,在高分辨率透射电镜下可以观察到明显的晶格条纹,晶面间距为0.246 nm,对应类石墨的（001）晶面。红外图谱分析证明其表面富含羟基羧基,水溶性良好,易于修饰钝化。3、在山竹壳基碳量子点CQDs的基础上,以聚乙烯亚胺BPEI作为修饰剂,通过一步水热的方法对CQDs进行修饰,使其表面富含可与Cu²⁺发生络合反应的氨基。经过优化制备条件,BPEI-CQDs水溶性良好,粒径分布在3⁹ nm范围内,平均粒径为4.9 nm。红外光谱证明BPEI成功在CQDs表面修饰,与修饰前CQDs相比,BPEI-CQDs荧光性能得到改善,荧光产率从5.1%提升到24.2%。同时荧光发射峰发生蓝移,紫外灯照射下可发出明亮蓝色荧光。通过测试BPEI-CQDs水溶液中对不同金属离子以及不同浓度Cu²⁺的荧光响应情况,可知Cu²⁺可以使BPEI-CQDs发生荧光猝灭,从而可以对Cu²⁺进行特异性识别。同时BPEI-CQDs的荧光猝灭程度与Cu²⁺浓度线性相关,线性范围为5⁶0μmol/L,检测限为0.69μmol/L,满足人体细胞内Cu²⁺含量（10-4¹0-6 mol/L）的检测要求,为其应用于细胞内Cu²⁺检测提供理论基础。4、将制备的BPEI-CQDs应用在小鼠成纤维细胞L929的细胞成像以及细胞内铜离子的检测上。MTT结果表明BPEI-CQDs具有低毒性以及良好的生物相容性,BPEI-CQDs可以通过细胞膜,停留于细胞质中。改变激发波长,细胞荧光成像颜色发生变化,对应其波长依赖的性质。在外源Cu²⁺的作用下,细胞内荧光发生明显猝灭,为实现细胞内Cu²⁺的检测提供建议。