O presente trabalho visa o desenvolvimento de métodos analíticos baseados em fotoluminescência para a determinação de analitos tóxicos (metilmercúrio e formaldeído) e para sensoriamento de temperatura. As sondas e métodos propostos permitem, sob condições ajustadas, determinações seletivas com limites de detecção competitivos e procedimentos simples quando comparados aos métodos reportados na literatura. Em termos de sensoriamento de temperatura, as sondas foram utilizadas com sensibilidade e rápida reversibilidade em solução, também apresentando bom potencial quando imobilizadas em filmes poliméricos. Na primeira parte deste trabalho é apresentada a preparação, caracterização e estudos das propriedades espectroscópicas de um complexo trivalente de beta-dicetonato de terras raras [Eu(tta)4](Et3NH) com o objetivo de produzir um método que permita a determinação de metilmercúrio em água de produção. A característica estrutural do complexo juntamente com um procedimento de extração líquido-líquido permite alta seletividade em relação ao analito e limite de detecção (LOD) de 0,059 micrograma L-1. A segunda parte deste trabalho teve como objetivo desenvolver novos pontos quânticos de grafeno modificado com prata dopado com nitrogênio (N-GQDs-Ag) que, após caracterização estrutural e óptica, foram usados como sonda para determinar a contaminação por formaldeído em leite. A seletividade foi alcançada pela sondagem de formaldeído na fase de vapor, uma vez que a dispersão de N-GQDs-Ag foi usada em um procedimento de microextração de gota pendente no headspace. O limite de detecção no leite foi 5,5 x 10-3 g L-1. Finalmente, [Eu(tta)4](Et3NH), N-GQDs-Ag e o derivado de benzotiadiazola recentemente reportado 4-(4-metoxifenoxi)-7-estirilbenzo[c][1,2,5]tiadiazola (LASOC 460) foram avaliados como sondas para o sensoriamento de variação de temperatura com melhor desempenho para o N-GQDs-Ag.