稀土离子掺杂的上转换纳米材料与量子点、有机染料相比有较高的化学稳定性、较窄的发射光带、较大的寿命、较高的荧光效率和较低的辐射背景,并且在太阳能电池、光信息编码、防伪标识、新型的照明、生物标记以及药物治疗方面具有较大的应用潜力。然而上转换材料的上转换效率低一直制约着它的广泛应用,科研者为了提高上转换材料的效率尝试了很多方法,例如掺杂不同的金属原子来改善晶格结构,改变材料的晶体场环境,制造核壳结构减少晶体的表面淬灭,增加敏化剂或者掺杂不同的稀土原子达到增加材料的激发光谱或者减少非辐射驰豫的能级损失等。作为目前比较流行的策略,将金属原子掺杂到基质材料中不仅能够起到调节材料的尺寸或者相,还能够起到调制材料的发光作用。本文分三个部分研究金属离子对材料的影响,第一部分在NaYF₄:Tm³⁺/Yb³⁺材料的合成过程中引入额外的Zn²⁺离子到溶液的前驱体中,进而观察Zn²⁺离子对NaYF₄:Tm³⁺/Yb³⁺晶体的生长影响和发光强度的变化,通过试验数据分析和文献调研对其中的生长机理进行详细的探讨和解释,对荧光强度的变化进行解释说明;第二部分将Ni²⁺离子掺杂到NaYF₄:Yb³⁺/Er³⁺晶体中,观察Ni²⁺离子对NaYF₄:Yb³⁺/Er³⁺发光强度的影响。并通过对实验数据的分析以及在充分调研文献的基础上,对Ni²⁺离子影响NaYF₄:Yb³⁺/Er³⁺的发光强度及光谱的变化进行了合理的解释;第三部分由于KMgF₃:Yb³⁺/Er³⁺晶体在980nm激发下能够产生出“生物窗口”的单红光（⁶00nm）并且适用于生物标记,因此在充分调研KMgF₃:Yb³⁺/Er³⁺纳米材料合成方法及光学特性后,通过将Mn²⁺离子掺杂到KMgF₃:Yb³⁺/Er³⁺晶体中并通过调控Mn²⁺离子浓度的变化,观察材料的光强变化,并对光强变化给出了合理的解释。实验结果表明,过渡金属离子不仅对材料的生长和表面形貌有着重要的影响,对材料的发光性能也存在重要的作用。在NaYF₄:Tm³⁺/Yb³⁺的反应溶液中额外加入一些Zn²⁺离子溶液到反应液中,能够促进晶体的生长,在较短的时间内使晶体由立方相转变为六方相,进而促进晶体的发光;将Ni²⁺离子掺杂到NaYF₄:Yb³⁺/Er³⁺晶体中不仅能够使晶体的发光得到增强,提高材料的上转换效率,并且还能改变Er³⁺离子的红绿比进而做到调制光谱的作用;在合成小尺寸的KMgF₃:Yb³⁺/Er³⁺晶体后,将Mn²⁺离子掺杂到晶体中能够通过多个能量传递的方式促进晶体的发光,并且在尺度和均匀度上显示优异的效果,这些特性对于生物应用领域来讲具有非常重大的意义。