近年来稀土基纳米材料由于其优异的荧光性能引起了科研工作者的广泛关注。依据发光机理,稀土基纳米材料可以分为下转换和上转换荧光材料。对于下转换材料,本论文通过改善合成条件,用简单快捷的合成方法合成了镧系掺杂的稀土钒酸盐纳米粒子,详细研究其荧光性质,并针对荧光性质开发了一系列的相关应用。对于上转换材料由于其特殊的荧光性能,在生物医学领域具有很大的优势,本论文尝试合成小尺寸、高质量、高荧光效率、多功能的稀土基上转换荧光纳米材料用于生物多模成像。第一章是绪论部分,论文介绍了稀土基荧光纳米材料的荧光机理、合成方法、发展现状以及选题目的和意义。第二章,我们利用简单、快速、绿色的微波辅助加热的方法合成了高水溶性的镧系离子掺杂的四方相LaVO₄纳米粒子。纳米粒子的平均尺寸约43 nm。LaVO₄:Ln纳米粒子水溶液在紫外激发下表现出了优良的光学性质（LaVO₄:10%Eu为明亮的红光,t-LaVO₄:0.5%Dy接近于白光）。用t-LaVO₄:Ln纳米粒子的水溶液可以打印出多色荧光防伪图案表明LaVO₄:Ln可以作为荧光墨水满足不同的荧光防伪需求,而且设计的双重高级防伪的二维码可以在紫外灯下用手机直接扫描解译,既方便又安全。同时,LaVO₄:Ln纳米粉末可以检测不同基质上的潜指纹,通过放大单个指纹,二级指纹详细结构都可以清晰地看到。第三章,通过微波辅助加热的水热法成功地合成了单分散镧系离子掺杂的Y（Gd）VO₄纳米粒子。合成过程中选择聚丙烯酸（PAA）为表面活性剂得到的纳米粒子具有很好水溶性。得到的Y（Gd）VO₄:Ln（Ln=Eu,Dy,Sm）纳米粒子具有很好的荧光性能。由于其磁性和强X射线吸收能力,GdVO₄纳米粒子可以作为计算机断层扫描（CT）和磁共振（MR）成像造影剂。为了改进稀土钒酸盐的合成方法,我们利用共沉淀法在室温搅拌的条件下合成了高质量、水溶性、具有良好形貌的YVO₄:Eu纳米粒子,所得的YVO₄:Eu纳米粒子的强烈红色荧光发射可以被Cu²⁺离子选择性地淬灭,用于Cu²⁺离子特异性检测,得到的检测限为0.57μM。第四章,利用聚乙烯亚胺（PEI）为表面活性剂,乙二醇作为溶剂,微波辅助加热合成了单分散,水溶性的镧系掺杂BaYF₅纳米粒子。通过改变原材料的加入比,可以得到两种形貌的纳米粒子。Ce³⁺和Ln³⁺（Ln=Tb,Dy）共掺杂的BaYF₅纳米粒子具有很好的多色下转换发光性质。在980 nm激发下BaYF₅:Yb/Ln（Ln=Er,Tm,Ho）纳米粒子的上转换荧光性质以及Yb³⁺和Ln³⁺之间的能量转移被详细地进行了研究。为了提高纳米粒子的生物兼容性,在纳米粒子表面包覆了一层均匀的SiO₂壳层。细胞毒性测试（MTT实验）表明合成的纳米粒子具有低的细胞毒性。由于Ba元素的强X射线吸收能力,对不同浓度的BaYF₅:Ln纳米粒子进行了CT成像,得到了很好的CT信号。这些结果表明合成的纳米粒子在光学和CT成像方面具有很大潜力。第五章,利用热分解法合成了小于10 nm的核壳上转换纳米粒子,该纳米粒子以Sr₂Lu F₇:Yb/Er为核,Sr₂GdF₇为中间壳,SrF₂为外层壳。所得的核壳纳米粒子具有很好的结晶度、形貌和上转换荧光性质。利用PEI进行改性,将得到的水溶性纳米粒子用于体外细胞上转换荧光成像,成像效果好而且没有自体荧光。由于Gd³⁺离子的存在,得到的纳米粒子可以进行小鼠体内MR成像。更重要的是,此纳米粒子由于强的X射线吸收能力,小鼠体内CT成像表现出了良好的对比效果。这些结果表明得到的核壳结构的上转换纳米粒子作为上转换荧光、MR和CT成像显像剂具有很大的潜能。最后一章是总结,本论文对稀土基荧光纳米材料从可控合成到相关应用,特别是多模生物成像应用,进行了较为全面的研究。