基于d电子跃迁的发光材料已经广泛应用于白光LED、生物传感器及光学成像等领域。由于d电子的能级会受到晶体场环境的影响而表现出不同的能级劈裂水平,利用这种特性可以通过对发光材料基质的设计来获得所需的发射能量。在本论文中,主要针对基于d电子跃迁的LED用发光材料和近红外（长余辉）发光材料中存在的两个问题开展工作。一方面针对磷灰石结构蓝色发光材料热稳定性尚需进一步提高以及缺乏长波长发射的问题,选取Eu²⁺为发光中心,通过离子取代对Eu²⁺5d电子的晶体场环境进行调控,探索取代对Eu²⁺发光性能的影响。另一方面,针对光学成像和生物传感器需要第二近红外窗口的宽带近红外（长余辉）发光材料,选取Cr³⁺和Mn²⁺作为发光中心,分别选取具有弱晶体场强度和强晶体场强度的两种锗酸盐为发光基质,尝试获得具有较长波长发射的近红外（长余辉）发光材料。主要结果如下:1、通过高温固相法,制备了系列浓度Sr²⁺取代的Ca_10-xSr_x（PO₄）₆F₂:Eu²⁺（x=4,6,8）蓝色发光材料。系列样品在近紫外区有较好的吸收,可以被近紫外LED芯片有效激发。随着Sr²⁺掺杂浓度的增大,样品的发射光谱由459 nm蓝移至447nm。同时,系列样品的热稳定性显示出明显的改善,在150°C时相对于室温下的发光强度由55.01%提高至68.24%。最后,选取Ca₄Sr₆（PO₄）₆F₂:Eu²⁺,（Sr,Ba）SiO₄:Eu²⁺和CaAlSiN₃:Eu²⁺进行混合后,与380 nm LED芯片进行封装,得到了具有较高显色指数（Ra=90.21）和较低色温（3728 K）的暖白光LED器件。2、通过阳离子-阴离子基团取代,制备了两种新型磷灰石材料Ca₄Y₆（SiO₄）₂（PO₄）₄O₂（CYSP）和Ca₂Na₂La₆（SiO₄）₄（PO₄）₂O（CNL）。通过第一性原理计算研究了三种阳离子在CNL中的格位分布。在近紫外激发下,Eu²⁺在CYSP和CNL中分别表现出峰值位于490 nm的蓝光发射及528 nm的黄绿光发射。由于取代在晶格内产生了大量的缺陷,破坏了晶格的结构刚性,使得Eu²⁺在CYSP和CNL中具有较差的热稳定性。基于CNL:Eu²⁺/Eu³⁺中绿黄色的Eu²⁺发射强度与红色的Eu³⁺发射强度随温度的升高表现出明显的差异,其发光强度比(Δ=I_Eu2+/I_Eu3+)可以作为温度传感器的测温参数。CNL:Eu²⁺/Eu³⁺的发光颜色随温度可以表现出明显的颜色变化并具有较高的相对灵敏度(2.82%K^-1)。3、选取Cr³⁺为发光中心,通过高温固相法制备了一种可被紫外、可见和近红外激发的宽带近红外长余辉发光材料NaScGe₂O₆（NSGO）:Cr³⁺。在490 nm激发下,NSGO:Cr³⁺的发射光谱为峰值位于895 nm左右,范围为700 nm至1250nm的宽带发射,覆盖了第一和第二近红外窗口。通过NSGO:Cr³⁺与450 nm蓝光LED芯片的封装,获得了流明效率为12.07 mW@350 mA的近红外LED器件。并成功观察到了器件发射的近红外光对人体组织的穿透能力。在254 nm激发10 min后,NSGO:Cr³⁺具有超过1 h的近红外余辉发射。此外,我们在NSGO:Cr³⁺中首次实现了Cr³⁺在808 nm激光器激发下的近红外发光性能。4、选取Mn²⁺为发光中心,通过高温固相法制备了一种具有独特纳米结构的橙色长余辉发光材料K₄CaGe₃O₉（KCGO）:Mn²⁺,Yb³⁺。样品的透射电镜照片表明其颗粒周围分散着一些不规则、颗粒尺寸小于10 nm的球形纳米颗粒。引入Yb³⁺后,KCGO:Mn²⁺,Yb³⁺具有超过5 h的橙色余辉发射。通过热释光谱分析了Yb³⁺引入对陷阱的影响,表明Yb³⁺对Ca²⁺的不等价取代产生的缺陷会在能带中产生深度为0.67 eV的电子陷阱,从而极大提升了KCGO:Mn²⁺的余辉性能。