以绿色、简单、成本低的球磨方法制备的石墨烯为碳源,采用一步水热法成功制备了分散性好、尺寸分布均一、平均直径为(4.80±0.20)nm、厚度为1~3层石墨烯烯量子点。分别采用高分辨透射电镜、原子力显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等对石墨烯量子点进行形貌、结构以及荧光性能的表征。合成的石墨烯量子点可用于Fe~(3+)的非标记、特异性检测,检测线性范围为2.0×10~(-6)~7.0×10~(-4)mol/L,检出限为1.8×10~(-6)mol/L(S/N=3),同时对检测机理进行了推断,证明此石墨烯量子点用于自来水中Fe~(3+)的检测的可行性;基于其低毒性和优良的生物相容性,所制备的石墨烯量子点可应用于细胞成像研究。本研究为碳纳米材料的制备提供了一种新途径,也为石墨烯量子点在生化分析、成像等方面的研究奠定了基础。