上转换发光现象是一种非线性光学现象，表现为材料吸收长波长的低能量的光子，处于基态能级的电子吸收能量之后泵浦到激发能级，而后回到基态能级发出短波长高能量光子。随着生物医学、细胞学等生物学研究的不断进步和发展，对于生物标记材料的性能提出了更高的要求。传统的生物标记材料（有机染料、量子点）存在发光谱带宽、化学稳定性差、发光波长不稳定以及激发光源昂贵等缺点，具有一定的应用局限性。而稀土掺杂上转换发光材料具有无机材料所特有的化学稳定性，从而保证了发光波长的稳定性，并且稀土离子特有的发光机制使其具有发光单色性优越、激发光源便宜等优势，而且它还具有无毒和激发光能量小的特点，能够有效的减小激发光对于生物组织的损伤，保证了生物研究的真实性。生物组织对于750¹000nm的光具有较好的通透性，如果激发光和监测光都位于红外区，将大大提高标记的深度和成像的清晰度，所以研究发光波长处于红外光区的上转换材料就成为当下面临的挑战之一。本论文结合课题组研究基础，进行了以下内容的研究：1.采用水热法合成了NaYbF₄:Ho³⁺和NaYbF₄:Ho³⁺/Ce³⁺上转换发光材料。通过向体系中引入Ce³⁺实现了样品绿光发射到红光发射的转变，并通过一系列的实验探索出了可获得最佳发光强度和红绿光发光强度比的实验配比：0.25mol%(Ho³⁺)和15mol%(Ce³⁺)。XRD和TEM数据表明Ce³⁺的引入对于样品晶体结构以及形貌尺寸具有一定的调制。探讨了980nm红外光激发下样品的上转换发光性能和发光机理，明确了样品红绿光强度的变化是由Ce³⁺与Ho³⁺之间的相互作用引起的。2.采用水热法合成了NaYbF₄:Ho³⁺/Gd³⁺和NaYbF₄:Ho³⁺/Ce³⁺/Gd³⁺上转换材料。通过向NaYbF₄:Ho³⁺/Ce³⁺体系中引入Gd³⁺成功实现了样品晶体结构和尺寸的调节。根据样品的光谱分析进一步确定样品红绿上转换荧光强度比的变化是由Ce³⁺与Ho³⁺的交叉能量传递过程造成的。3.采用水热法合成了不同Gd³⁺掺杂浓度的KYb_mF_3m+1（m=1,2）:Tm³⁺上转换纳米材料。Gd³⁺的引入使得样品的晶体结构由原来的正交相结构转变为立方相结构，并且样品的颗粒尺寸随着Gd³⁺掺杂浓度的增加先增大后减小，到最后到达20nm以下。980nm红外光激发下随着Gd³⁺掺杂浓度的增加样品发光强度呈先增加后减弱的趋势，在10mol%时样品的发光强度达到最大值。