碳基纳米材料,基于其独特的光电性质和良好的生物相容性,在生物检测和催化等领域有广泛的应用前景。然而,碳基纳米材料的性质和应用还有待于进步研究。本文利用回流、热解等不同的化学方法设计制备了不同的碳基纳米材料。从研究其结构和性质出发,研究了碳点(CDs)对诺氟沙星(NOR)检测和对Zn2+检测的应用,并进一步探索了氮化碳/二氧化钛纳米管阵列(C3N4/TiO2 NTs)在光电化学能量转换中的应用。本文的主要内容如下：1.通过回流的方法制备了强荧光碳点(CDs)。所制备的碳点尺寸为4-7 nm,并且具有良好的荧光稳定性。研究发现,随着诺氟沙旱(NOR)浓度的增加,CDs-NOR体系的荧光强度逐渐增强。实验证明,所获得的强荧光CDs可以作为无标记的荧光探针实现对NOR方便、灵敏的检测。其最低检测限为1.33×10-8 mol·L-1,检测范围从1.33×10-8 mol·L-1到2×105 mol·L-1(相关系数为0.995,pH为5.9)。实验表明CDs-NOR体系荧光的增强归结于CDs和NOR之间的氢键作用。2.以葡萄糖为碳源,通过一步回流的方法制备了碳点(CDs)。所得到的CDs具有均匀的尺寸分布和良好的荧光性质。以CDs作为能量给体,槲皮素-Zn2+作为能量受体,建立起基于荧光共振能量转移(FRET)机制的体系米检测Zn2+。这种体系可以实现对Zn2+高灵敏性和高选择性的检测。研究证明,该体系对于Zn2+的最低检测限为2×10-6mol·L-1,检测范围从2×10-6mol·L-1剑1×10-4mol·L-1。此外,实验进一步证明这种方法可以成功实现对生物体系中(活的Hela细胞)Zn2+的检测。3.通过在二氧化钛纳米管阵列(Ti02 NTs)表面原位生长C3N4的方法制备了C3N4/TiO2 NTs光电极。利用透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM),X射线光电子能谱仪(XPS)等表征技术研究了C3N4/Ti02 NTs的结构和性质。实验表明,C3N4作为敏化剂可以明显增强Ti02 NTs在可见光区的光响应。在模拟太阳光照射下(AM 1.5G,100 mW·cm-2), C3N4/Ti02 NTs光电极的光电流密度是TiO2 NTs光电极的光电流密度的六倍。C3N4/TiO2NTs光电极的平均氢气析出速率为19.1 μmol·h-1(电极活性面积约为0.7 cm2),法拉第效率达到97%。