当前稀土上转换发光纳米粒子（Upconversion Nanoparticles, UCNPs）在生物医学方面的应用已经获得极大地关注,这和UCNPs的特殊的光学性质是紧密相关的,譬如优良的化学稳定性,光学稳定性,低的自体荧光干扰,无毒,低的信噪比以及近红外激发等优势。尤其NaYF₄:Yb/Er UCNPs,已经广泛应用于疾病诊断,生物传感以及生物检测等方面,但是NaYF₄:Yb/Er UCNPs的活体深组织成像应用到目前为止受到极大的限制,主要由于深组织对于低于600 nm的短波长发光的强大吸收,因此,急迫的需要找到增强红色上转换发光强度的方法。本论文将通过引入Mn²⁺/Fe³⁺过渡金属离子进而提高NaYF₄:Yb/Er UCNPs的上转换红色发光。红色发射光的增强使得NaYF₄:Yb/Er UCNPs满足于生物深组织成像方面的需求。而且近些年来,环境方面的问题一直备受国内外的关注,而光催化技术在解决环境问题方面成了一条有效的途径,尤其是半导体TiO₂光催化剂,由于长期的稳定性,无毒,低成本以及环境友好型而得到广泛的使用。但是TiO₂属于宽禁带的半导体,仅仅可以利用自然光中的占比较少的紫外光,即就是对于自然光的利用率不高。本论文将拥有强紫外光的NaYF₄:Yb/Tm与TiO₂复合,利用荧光共振能量转移原理拓宽TiO₂的吸收波长,因而提升TiO₂对于自然光的利用率,最终提升TiO₂的光催化活性。本论文重点进行了下面的研究内容：首先通过温和直接的水热法成功的合成了NaYF₄:Yb/Er UCNPs,在此方法的基础上,制备出过渡金属离子Mn²⁺/Fe³⁺掺杂的NaYF₄:Yb/Er UCNPs,采用X-射线粉末衍射（XRD）与上转换荧光光谱等表征手段证实了Mn²⁺/Fe³⁺掺杂对于NaYF₄:Yb/Er UCNPs的晶体结构和上转换红光有很大改善。而且利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）与傅里叶红外吸收光谱（FT-IR）对UCNPs进行检测分析,结果表明所制备的UCNPs尺寸均一形貌可控以及表面修饰了大量的氨基,因而更有利于进一步的生物成像应用。其次,通过温和简单的水热法合成了NaYF₄:Yb/Tm.实验探索发现,表面活性剂的种类、稀土离子掺杂浓度、反应温度以及氟源等因素,对于最终所得到的产品的形貌、晶体结构以及上转换发光强度有很大的影响。通过XPD、SEM和上转换荧光光谱等表征,检测结果表明了NaYF₄:Yb/Tm的紫色发光有很大的提高,并且得到了合成NaYF₄:Yb/Tm的最佳工艺条件,以便于进一步与TiO₂复合,填补近红外光催化的空白。最后,根据上述实验探究的最佳工艺条件制备出强紫外光的NaYF₄: Yb/Tm,利用钛酸四丁酯的水解,在水热过程中将NaYF₄:Yb/Tm与TiO₂复合。通过一系列表征手段证明TiO₂已经成功的复合于NaYF₄:Yb/Tm的表面上。与此同时,以氙灯为光源,采用降解有机染料的实验验证了NaYF₄:Yb/Tm/TiO₂复合材料的光催化性能。复合材料的光催化效率对照于自制的TiO₂、NaYF₄:Yb/Tm以及NaYF₄:Yb/Tm和TiO₂的混合物而言有明显的的增强,这源于复合材料中NaYF₄:Yb/Tm与TiO₂之间的紧凑的界面,使得NaYF₄:Yb/Tm和TiO₂之间的能量转移较便捷,因而复合材料提高太阳光利用率的同时增强了的光催化活性。