温度是基本的热力学参数,其精确测量在工业生产、科学研究、生命医疗以及日常生活中都具有十分重要的地位。传统的接触式测温工具虽然在许多领域都发挥了重要的作用,但是由于其内在机理的限制,在很多情况下无法达到测量需求,如:电磁干扰环境、腐蚀环境、生物体细胞、快速移动的物体等。因此,发展可在特殊条件下应用的实现快速响应的新型非接触式温度传感器具有十分重要的意义。基于光学响应的非接触式荧光强度比（FIR）技术凭借不受激发光源功率波动、发光中心多寡、荧光损失等非温度因素引起测量误差的优势,被认为很有前景的测温方式,成为近年来人们研究的热点。随着纳米科技的发展,稀土掺杂氧化物测温材料因具有优异的发光性能、稳定性好、毒性低、尺寸小、生物背景荧光干扰较小等优势,在生物组织或细胞内的温度传感领域表现出巨大的应用潜能。本文以LuNbO₄、KLa（MoO₄）₂、YPO₄为基质,稀土离子Pr³⁺、Tb³⁺、Nd³⁺、Yb³⁺、Er³⁺为掺杂离子,采用高温固相法和水热法合成了一系列具有优异发光和温度传感性能的上/下转换测温材料。主要研究内容包括以下三部分:在第三章中,采用高温固相法合成LuNbO₄:Pr³⁺/Tb³⁺块体下转换材料。在价带间电荷迁移305 nm的激发下,同时出现了Tb³⁺的绿光发射和Pr³⁺的红光发射,分别来自于⁵D₄→⁷F₅(Tb³⁺)和¹D₂→³H₄(Pr³⁺)的辐射跃迁。测量了在283-493 K不同温度范围的发射光谱,利用价带间电荷迁移激发下Pr³⁺和Tb³⁺随温度变化明显不同的热猝灭行为,研究了Pr³⁺与Tb³⁺荧光强度比技术的温度传感性能,得到该材料的最佳绝对灵敏度为0.024 K^-1,相对灵敏度为1.26%K^-1。上述结果表明此体系材料在温度传感方面具有很好的应用前景。在第四章中,为避免高能紫外光（305 nm）激发对生物组织造成损伤和块体材料尺寸过大无法进入细胞等缺点,采用水热法合成了KLa（MoO₄）₂:Yb³⁺/Er³⁺四方片状微米上转换材料,结合对细胞损伤较小、穿透较深的980 nm近红外激发光源,对样品的发光及变温特性进行研究。通过发射光谱证明了最佳掺杂样品为KLa（MoO₄）₂:10%Yb³⁺/2%Er³⁺。在980 nm的激发下,其发射光谱主要由强的绿光发射和弱的红光辐射组成,分别来自Er³⁺的²H_11/2/⁴S_3/2和⁴F_9/2到基态⁴I_15/2的跃迁。利用Er³⁺绿光发射的两个热耦合能级²H_11/2/⁴S_3/2进行了荧光强度比温度传感性能的探究,其绝对灵敏度在493 K达到0.017 K^-1;并证明了Yb³⁺的掺杂浓度即样品的发光强度对样品的温传灵敏度几乎不产生影响。上述说明此体系材料在温度传感领域有潜在应用价值。在第五章中,为了避免水对980 nm吸收过大造成生物组织热损伤等缺点,我们采用在808 nm处具有较大吸收截面的Nd³⁺作为敏化剂,即用水热法合成YPO₄:Nd³⁺/Yb³⁺/Er³⁺米粒状纳米上转换材料,结合808 nm作为激发光源,对其发光和温度传感特性进行研究。根据808 nm激发下的发射光谱,对其上转换发光机理进行了细致地分析,其中Nd³⁺→Yb³⁺→Er³⁺的能量传递过程起着重要的作用。重点对808 nm激发下的YPO₄:Nd³⁺/Yb³⁺/Er³⁺三掺体系和980 nm激发下YPO₄:Yb³⁺/Er³⁺的双掺体系样品的温度传感性能进行探究。探究可能因三掺体系中存在Er³⁺→Nd³⁺能量反向传递导致能级差?E相对双掺体系较小,然而两体系绝对灵敏度几乎不受激发波长影响。YPO₄:Nd³⁺/Yb³⁺/Er³⁺的最佳绝对灵敏度为0.0029 K^-1,并进一步实现了其在鸡肉组织中的测温应用,证明此体系材料可作为温度传感器实现在生物医学领域的潜在应用。