近年来，碳纳米粒子由于其成分安全、生产方便、成本低廉、易被功能化和表面钝化、光化学稳定性强、无光致褪色和光致闪烁等优点，已逐步替代半导体量子点在化学传感、生物传感、生物成像、药物传递、光催化、电催化等研究领域的应用。化学传感技术中，经表面钝化的碳纳米粒子可作为荧光探针用于检测水溶液和肝细胞中的H9²⁺，基于金属离子对于碳纳米粒子会产生荧光猝灭效应，也可用于Cu²⁺、Fe³⁺、Pb²⁺、Ag⁺等离子的检测；在生物传感领域，碳纳米粒子可在免疫层析和基因芯片分析中作荧光标记，也可用于核酸适配体的开发。此外，碳纳米粒子还可作为荧光探针检测小分子物质，Niu等以谷氨酸为原料制备的碳纳米粒子用于阿莫西林抗菌药的检测。在生物成像过程中，碳纳米粒子可代替半导体量子点作为安全无毒的荧光探针，应用于生物体内外可视化阳。有研究证明，H2S可通过扩散作用穿透细胞膜，而有机染料与碳纳米粒子的共轭体可作为H2S的荧光探针，使得H2S在肝细胞中的生理水平变化呈可视化，进而在荧光显微镜下得以观察。由于碳纳米粒子的安全性—低剂量时对实验动物无明显毒性，在纳米医学方面也得以重视，用于针对浅表肿瘤的光能治疗。此外，碳纳米粒子具有利用长波长光和能量交换的特性，这可代替太阳光在有机物合成中发挥催化作用，同时可消除紫外光和短波长可见光对有机物的损害。在清洁能源如燃料电池、清洁燃料等的生产过程中，碳纳米粒子以其良好的导电性和细微的粒径，成为氧化还原反应的催化剂，加速反应进程，提高生产效率。

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