在过去几十年中,稀土掺杂无机材料凭借其在荧光粉、平板显示器和生物等领域具有潜在的应用价值,受到了研究者的广泛关注。CaCO₃作为发光材料的基质,具备优良的化学热稳定性、较强的紫外光吸收能力和成本低廉等优点。以碳酸钙作为基质合成的发光材料不需要高温煅烧热处理就可得到荧光性能较好的产品。因此,稀土掺杂纳米碳酸钙功能材料已经成为当前的研究热点。本论文采用碳化法成功合成了Eu³⁺,Gd³⁺/Eu³⁺掺杂的立方体纳米碳酸钙及疏水性的Eu³⁺掺杂立方体纳米碳酸钙,利用现代测试方法对样品进行了详细的表征。利用荧光光谱仪,系统地研究了(Eu³⁺,Gd³⁺)掺杂后的立方体碳酸钙发光性能,通过低温荧光光谱讨论了Eu³⁺在CaCO₃晶格中的掺杂位置。主要的研究工作包括以下几个方面:1、通过简单的碳化法制备了CaCO₃:x Eu³⁺立方体纳米颗粒。扫描电镜图像显示,碳酸钙纳米粒子的尺寸随着Eu³⁺掺杂量的增加而逐渐减小,当Eu³⁺掺杂量为2.0mol%时,纳米粒子尺寸降到最小。归因于两个原因:一是Eu³⁺的引入提供了CaCO₃晶体生长的晶核,使Eu³⁺进入到基质晶格中,晶核数量的增加会导致晶体尺寸变小;二是当Eu³⁺取代Ca2+时,由于电荷不平衡需要额外的OH-提供电荷补偿,这些被引入的OH-在晶体表面产生瞬态电偶极会阻止CO32-扩散到CaCO₃晶体表面,从而阻碍碳酸钙晶体的生长。在紫外光激发下,CaCO₃:Eu³⁺立方体纳米粒子显示红光发射,最佳掺杂浓度为2.0mol%。此外,通过低温位置选择光谱证明Eu³⁺在碳酸钙晶格中有两种掺杂位置,一种位于碳酸钙表面位置,另一种占据在有序的碳酸钙晶格内部。2、采用油酸钠作为表面活性剂,通过碳化法制备了表面疏水且红光增强的CaCO₃:Eu³⁺荧光粉。实验结果表明,油酸钠（SO）的加入可改善碳酸钙表面疏水性能,当掺杂5.0wt.%油酸钠时,改性后的碳酸钙接触角为99.99°。此外,在紫外光激发下,油酸钠改性的CaCO₃:Eu³⁺立方体纳米粒子在613nm显示增强的红光发射,对应于Eu³⁺的5D0→7F2跃迁。这主要是由于油酸钠的存在可避免OH配体/或结晶水分子吸附到CaCO₃颗粒表面以及Na+提供电荷补偿的共同作用的结果。3、采用碳化法成功合成了具有优良发光性能的立方体CaCO₃:Gd³⁺/Eu³⁺纳米粒子。荧光发射光谱显示,最佳掺杂组分是CaCO₃:2.0mol%Gd³⁺,2.0mol%Eu³⁺。详细地阐述了Gd³⁺与Eu³⁺间的能量传递过程,其机理主要为电偶极-电偶极相互作用,是非辐射共振吸收的结果。此外,荧光寿命衰减曲线也很好的证明了Gd³⁺-Eu³⁺之间能量传递的存在。当Eu³⁺的掺杂量为2.0mol%时,Gd³⁺-Eu³⁺之间的能量传递效率达到74%。当向样品中引入Na+后,由于Na+的电荷补偿作用使得Eu³⁺的发射峰的强度增强。