稀土是发光材料的宝库,稀土发光材料是一类性能优异且应用极广的发光材料。寻找新的性能优异的稀土发光材料一直是发光材料研究的热点领域。钪（Sc）是稀土元素中离子半径最小的元素,它在元素周期表中处于一个的特殊位置,既处于IIIB族的最顶端又位于过渡元素的最开始,这赋予了钪基材料不同于其他稀土元素的物理与化学性质。近年来,随着对稀土元素优异特性认识和研究的不断深入,针对元素钪的研究也逐渐热门和多样化。钪基发光材料由于其优异的性能引起了越来越多科研工作者的关注。虽然已有不少关于钪基材料研究的报道,但是对这类材料的结构还不是很清楚,对于其一些独特的性能还不能很好的解释,对于材料的性能和结构之间的关系也不是很清楚,也鲜有关于对其性能进行理论计算的报道。众所周知,当材料处于纳米尺寸时会表现出许多块状材料不具有的性能,对材料的尺寸和形貌进行调控是当前稀土发光材料研究的重要方向。基于国内外研究进展,论文拟以系列具有独特性能（如负热膨胀）的钪基材料为研究对象,采用不同方法制备了粒度均匀、形貌可控的微/纳米材料。进而进行稀土离子掺杂,合成红、绿、蓝、以及白光可调的优质钪基发光材料。研究其在室温及以下变温环境下的发光性能。进而结合基于密度泛函理论的第一性原理方法对材料的晶体结构、能带、态密度和相关的性能进行计算机模拟,获得相关的规律性,为其它功能导向发光材料的设计和制备提供理论指导和实验依据。论文的主要研究内容有:（1）ScF₃微/纳米粒子的制备、电子结构及发光性能研究通过一步简单的水热法成功合成了具有负热膨胀性能的ScF₃微/纳米粒子并将其作为基质材料,制备了具有不同Eu³⁺浓度（0.05–50%）掺杂的ScF₃发光材料并研究了其在80-450K区间的变温荧光性能。采用XRD和SEM对合成的ScF₃粒子进行了物相和形貌分析。结果显示,ScF₃立方块的尺寸在300-800 nm之间,当Eu³⁺的掺杂浓度大于3%时,样品会分相开始呈现出EuF₃的物相。通过研究ScF₃:0.01Eu³⁺的变温荧光结果表明,与正热膨胀材料类似,材料的荧光强度在80-450K区间随着温度的降低而升高,其荧光衰减时间随着温度的降低从而延长。采用第一性原理方法的广义梯度近似（GGA-PW91）系统研究了ScF₃及Eu³⁺掺杂ScF₃的晶体结构、电子结构、介电函数、负热膨胀系数、吸收光谱等性质,对实验的数据和结果进行了理论支持和解释。（2）ScPO₄·2H₂O花状超结构的微波快速合成、电子结构及其发光性能研究在无表面活性剂和模板剂的条件下,采用微波法快速制备了由纳米棒组成、径粒3-4微米的单斜晶相ScPO₄·2H₂O花状超结构。通过控制实验参数如原料配比、微波功率、反应时间得到了诸如花形、纳米球、立方块和核桃状等的产物。详细分析了花状超结构的生长机制和形成机理,研究结果表明在反应30分钟内其生长经历了从纳米颗粒、纳米棒和自组装的过程。含结晶水的ScPO₄·2H₂O在800°C N₂氛围中煅烧4小时后,得到了具有类似形貌的四方相ScPO₄超结构。在此基础上,制备了Tb³⁺,Eu³⁺,Dy³⁺,Tb³⁺/Eu³⁺和Eu³⁺/Dy³⁺掺杂的ScPO₄·2H₂O花状结构的发光材料,结果显示其在紫外光激发下具有良好的发光性能,通过稀土离子掺杂浓度的调整,可实现红、蓝、绿不同颜色的发光,更为突出的是当3%Eu³⁺和2%Dy³⁺共掺时可实现高纯度的白光发射。从荧光光谱及荧光衰减时间的变化分析了稀土离子Tb³⁺/Eu³⁺和Eu³⁺/Dy³⁺之间发生的能量转移情况。（3）钼酸钪微/纳米结构的可控合成、表面能及其变温荧光性能研究采用微波法快速制备了钼酸钪微/纳米结构,通过对实验条件如反应物摩尔比和反应时间的控制可得到不同物相和形貌的如雪花、微米花、微米片和枝晶等。详细考察了Sc/Mo摩尔比对产物的影响,并用XRD、SEM、EDS、UV-Vis等对合成的产物进行了表征。结果显示,Sc/Mo摩尔比对产物的物相和形貌有着很大的影响。首次采用第一性原理方法对Sc₂Mo₃O₁₂的能带结构、态密度和表面能等进行了理论计算。漫反射光谱显示其实验带宽E-gap可从3.69调节到4.16 eV。结果显示,Sc₂Mo₃O₁₂各晶面的表面能为0.27⁰.96 J/m²,带宽为3.56 eV间接带隙,和实验值基本相符。此外,还对Eu³⁺掺杂的Sc₂Mo₃O₁₂的的变温荧光性能进行了探讨。（4）钪基配位聚合物凹面多面体的制备、转化及其性能研究用简易的溶剂热法制备了粒径约为5μm的钪基配位聚合物多面体。结果显示,这些钪基配位聚合物是由大量的、尺寸约10 nm的小颗粒通过自组装形成的八面体。有趣的是,这些八面体的每个表面中心是凹的。用SEM,TG,FT-IR等对合成的产物进行了表征。在高温煅烧后可得到形貌基本保持不变Sc₂O₃/C八面体颗粒。进而对其Yb³⁺/Er³⁺掺杂的上转换发光性质和电化学性能进行了研究。