Pada penelitian ini, kakao digunakan sebagai sumber karbon dalam sintesis Graphene Quantum Dots (GQDs). Material sensor GQDs disintesis menggunakan metode hidrotemal, sedangkan modifikasi GQDs-ZnO disintesis menggunakan metode sol gel. Material yang diperoleh dikarakterisasi dengan beberapa teknik untuk mengetahui sifat fluoresensi, struktur, gugus fungsi, defect/cacat, kristalinitas, morfologi, dan ukuran material. Morfologi permukaan GQD menunjukkan bentuk bulat dan monodispersi dengan ukuran rata-rata dalam kisaran 1-3 μm. Hasil karakterisasi GQD menunjukkan bahwa penambahan ZnO menyebabkan penurunan ukuran dan perubahan pada bentuk morfologinya. Hasil uji sensor kolorimetri untuk mendeteksi logam berat menunjukkan GQD dan GQDs-ZnO selektif terhadap ion logam Cu 2+. Studi sensor dilakukan untuk semua GQD dan plot linier diperoleh terhadap konsentrasi logam dalam kisaran 0,005 – 1 mM. Nilai LOD dan LOQ untuk GQD dihitung masing-masing sebesar 0,0745 mM dan 0,2481 mM. Pada GQDs-ZnO lebih kecil, sebesar 0,0609 mM dan 0,2031 mM yang menunjukkan potensi sensor yang lebih sensitif dan lebih presisi. Pengaruh pH menunjukkan respons deteksi GQDs-ZnO yang stabil dan tinggi pada pH basa dibandingkan GQDs yang cenderung melemah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan ZnO pada GQD berperan dalam peningkatan dan modifikasi sifat sensor kolorimetri dan berpotensi digunakan dalam aplikasi sensor untuk mendeteksi logam berat di berbagai bidang seperti lingkungan dan kesehatan.