近些年,碳点的制备和光学性能研究取得了巨大的进展。然而,还有许多理论和实验方面的问题需要探索和解决。比如,在碳点材料的制备方面,激光烧蚀法、微波辅助法、电化学法等都可以实现碳点的制备,但是碳点表面官能团、结构对其光学性质的影响,以及发光机理还不是十分确定。因此,探索绿色环保的碳点制备方法,优化碳点的光学性质,获得高量子产率的荧光碳点十分必要。本论文使用氨基酸和有机酸作为原料,通过热分解聚合法制备荧光碳点。在此基础上,对碳点的形貌、结构、光学和电学等性质进行表征,并对其发光机理进行探究。本文主要内容如下:(1)首先,以L-半胱氨酸(Cys)为碳源,通过热分解聚合法制备荧光碳点。我们发现N和S原子掺杂可以提高碳点荧光强度,并显著提高电荷转移效率。此外,制备零维碳点和二维氧化石墨烯片的低维碳纳米复合材料,并研究了其光电转换性能。在这项工作中,用电沉积法制备p型氧化石墨烯(GO)和n型氮、硫共掺杂碳点(NS-CD)的纳米复合光电极薄膜,其光电化学性能测试结果表明,加入GO后,NS-CD的电荷重组受到抑制,光电流响应活性明显增强。这项工作可能为进一步开发具有优异性能的碳基光电器件提供新的途径。(2)高荧光强度和生物相容性凝胶类似物具有许多潜在的应用,但是它们的合成过程通常比较复杂。在此,我们探索了温和条件下利用有机小分子合成荧光凝胶类似物的可能性。本文报道了一种新型蓝色荧光凝胶类似物,其制备条件为:在低于100℃的空气中,加热柠檬酸(CA)和L-半胱氨酸水溶液,形成具有高荧光量子产率(89.6%)的荧光凝胶类似物。该方法具有制备工艺简单,成本低廉,生产规模化,易于加工等特点,适用于荧光标记和发光器件。此项工作为荧光凝胶类似物的制备提供了新的方法。(3)常规有机荧光基团通常具有大的共轭结构,其中碳碳双键/三键或芳环基π电子共轭体系通常被认为是光致发光中心的主要构建单元。本论文发现2,5-二氧代-1-吡咯烷的非芳香族官能团具有比较显著的荧光发射特性,这是基于N原子p轨道上的孤对电子和C = O上的相邻π轨道形成特殊的超共轭。由酒石酸和甘氨酸通过脱水缩合形成的荧光小分子表现出良好的光学稳定性和较低的细胞毒性。该类型非芳香共轭结构的荧光材料在细胞标记和荧光成像方面具有潜在的应用价值。