镧系元素掺杂的上转换纳米颗粒（UCNPs）作为新一代的功能性纳米材料,具有广泛的潜在应用。然而其弱吸收和窄吸收的低发光效率极大地阻碍了它从实验研究到现实生活中的应用。近年来,在提高上转换发光强度和效率方面,人们尝试了很多方法,包括核壳结构、高浓度激活剂掺杂、染料敏化、贵金属等离子共振和异质离子掺杂。异质离子掺杂上转换纳米颗粒可以在不改变基质性能的条件下,改变其内部的局部对称性,调节上转换发光性能。本文以NaYF₄为基质,异质离子选取了目前研究较少的四种二价金属离子:Cu²⁺、Ni²⁺、Ba²⁺和Pb²⁺,柠檬酸钠为络合剂,采用水热法合成了一系列NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺,M(M=Cu²⁺、Ni²⁺、Ba²⁺和Pb²⁺)上转换发光微米材料,利用X-射线衍射（XRD）、电子扫描显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、荧光分光光度计和电感耦合等离子体质谱（ICP-Mass）等表征其晶体结构、形貌、上转换性能和元素组成。研究异质离子半径、种类和掺杂浓度对上转换性能的影响,探讨异质离子不等价掺杂对上转换材料晶体变化的规律和上转换发光增强的原理。由实验结果可知,四种异质离子掺杂都在不同程度上增强了材料NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺的上转换发光强度。通过荧光分光光度计可以在可见光区域观察到激活离子Er³⁺的(²H_11/2、⁴S_3/2)→⁴I_15/2和⁴F_9/2→⁴I_15/2能级跃迁发射产生的绿光和红光。在各种表征的对比分析下,不同离子掺杂对NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺晶体晶格和性能的影响是不同的,而且不等价掺杂对上转换材料晶体变化的规律性并不明显,需要进一步深入的研究。（1）Cu²⁺离子掺杂（0¹0mol%）引起了NaYF₄晶格的收缩,也改变了NaYF₄晶体形貌,掺杂之后NaYF₄晶体出现了花状结构。在掺杂浓度为7.5%时,上转换发光强度达到最大值,绿光和红光分别增强了6.31和4.71倍。此时,上转换发光是三光子吸收过程。（2）在Ni²⁺离子掺杂（0²5mol%）中,掺杂浓度比较低（0¹0%）时,掺杂导致晶格膨胀,但随着浓度增大,晶体尺寸会变小。Ni²⁺的掺杂引起NaYF₄晶体的形貌的变化,掺杂导致的晶格扭曲导致NaYF₄晶体表面产生缺陷并生成花状结构。最佳发光强度为15%Ni²⁺样品,绿光和红光发光强度分别比未掺杂样品增强了13.04和11.75倍。此时,上转换发光是双光子吸收过程。（3）Ba²⁺离子掺杂（0²5mol%）引起了NaYF₄晶格膨胀,并生成了其他杂质。NaYF₄晶体形貌也发生了不规则的变化,生成的颗粒尺寸不均匀,说明Ba²⁺离子的掺杂无法控制NaYF₄晶体形貌。在Ba²⁺离子掺杂浓度为15%时,上转换发光强度达到最大值,绿光和红光分别增强了11.00和3.98倍。此时,上转换发光是双光子吸收过程。（4）在Pb²⁺离子掺杂（0²0mol%）中,NaYF₄的晶格和Ba²⁺离子掺杂一样产生膨胀,但Pb²⁺离子掺杂引起了NaYF₄晶体相的变化,立方相NaYF₄的量随着Pb²⁺掺杂浓度的增大而增多。低浓度（0¹0%）时,部分立方相的NaYF₄仅覆盖于六方相NaYF₄表面,当掺杂浓度为20%时,六方相NaYF₄晶体已被立方相NaYF₄完全包覆。在掺杂浓度为5%时,上转换发光强度得到最大值,绿光和红光分别增强了15.72和17.33倍。经过计算发现此时绿光和红光发光是三光子过程。