上转换发光材料是一类重要的稀土发光材料,能够通过多光子机制将红外光转换成可见光,其特点是所吸收的光子能量低于发射光的光子能量,又称为反Stokes材料。近年来,纳米级的稀土上转换发光材料作为一种新型荧光标记物在生物大分子检测、医学成像等方面的应用正日益受到研究人员的重视。与传统的荧光标记物相比,上转换发光纳米材料具有激发光能量低,发射光谱窄,Stokes位移大,化学稳定性好,发光强度高而稳定,发射波长可通过控制其组成进行调节和毒性低等优点。另外,稀土上转换发光纳米材料的激发光源通常为近红外连续激光器（典型的是980nm）,在此激发条件下可以避免生物样品自身荧光的干扰和散射光现象,对生物组织无损伤,光穿透深度较深,从而降低检测背景,提高信噪比。因此,上转换发光纳米材料作为荧光标记物在生物大分子分析和医学临床检测领域都有着非常好的应用前景。常用的上转换纳米基质材料有氧化物、硫化物、氟化物以及磷酸盐等,其中以六方相Na YF₄为基质的上转换材料发光效率最高。最近相继报道了很多有机相中Na YF₄:Yb,Er的合成,其形貌和发光性能优异,然而这些纳米颗粒较差的水溶性限制了其在生物体系中的应用。因此合成出高性能、亲水的Na YF₄:Yb,Er上转换发光纳米材料是扩展其在生物和医学方面应用的前提,具有重要意义。本论文制备了Na YF₄为基质的上转换发光材料,采用水热法制备了纯Na YF₄纳米晶,立方相和六方相的Na YF₄:Yb³⁺/Er³⁺纳米晶。利用通过X射线衍射、场发射扫描电镜及透射电镜对不同的组分的Na YF₄:Yb³⁺/Er³⁺样品进行表征。Na YF4基体有两种不同的晶体结构,一种是立方相的α-Na YF₄（亚稳态高温相）,另一种是六方相结构的β-Na YF₄（热力学稳态低温相）。从上转换光谱中可以看出,基体相结构为立方相的Na YF₄发射较强的红光,基体结构为六方相的β-Na YF₄主要发射绿光。Yb³⁺/Er³⁺共掺杂的Na YF₄上转换发光材料,在980nm红外激光器激发下,共产生3个发射峰,中心波长分别位于520nm,550nm和650nm,发光颜色是绿色和红色。这些中心波长分别对应着Er³⁺离子2H_11/2→⁴I_15/2,⁴S_3/2→⁴I_15/2和⁴F_9/2→⁴I_15/2跃迁。对于Yb³⁺/Er³⁺共掺杂的Na YF₄上转换发光材料,随着敏化剂Yb³⁺离子含量提高,发光强度出现先增大后减少的趋势,少量增加可提高绿光的发光强度,但增加过多就会造成绿光强度减少而红光强度增加,浓度过高时发生浓度淬灭现象。随着激活剂Er³⁺离子浓度的增大,整体发光强度也是出现先增大后减少的趋势,Er³⁺掺杂浓度为2mol%时,发光强度最强。在含量过高时发生浓度淬灭现象。