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上转换纳米材料（upconversion nanoparticles，UCNPs）作为一种新型的发光材料，由于其独特的光学性能，引起了人们的广泛关注。近年来，稀土离子上转换发光研究重心由最初的制备阶段转向其应用发展阶段，从最初在光学器件领域的应用已发展到生物医学和环境检测等领域。本文利用稀土离子油酸盐复合物为前驱体，采用热分解的方法合成UCNPs纳米粒子，系统地研究了反应条件对UCNPs的影响。采用多孔硅包覆法对UCNPs进行表面修饰，改善纳米粒子的亲水性和生物相容性，将修饰后的纳米粒子作为荧光探针应用于生物标记、生物成像和药物运输等方面。另外，UCNPs纳米粒子作为荧光探针，构建基于上转换纳米材料的荧光共振能量转移体系（fluorescence resonance energy transfer，FRET），实现了对环境污染物的检测。其具体结果如下：（1）通过采用X射线衍射（XRD）、扫面电子显微镜（SEM）、荧光光谱（FL）和透射电子显微镜（TEM）表征手段，研究了在不同反应条件下得到的UCNPs的形貌、尺寸和光学性能，确定了制备理想产物的一个最佳反应参数。（2）利用多孔硅修饰UCNPs纳米粒子，改善纳米粒子的亲水性和生物相容性。将修饰后的纳米粒子作为荧光探针和药物载体分别用于细胞实验，获得了清晰地成像照片及药物的最大载量0.156mmol/g和酸性微环境下的最大释药率70%。（3）采用热分解方法制备了UCNPs，通过疏水作用吸附罗丹明B酰肼（rhodamineB hydrazide，RBH），构建了纳米粒子为供体及Cu2+与罗丹明B酰肼络合为受体的FRET，基于受体的紫外吸收增强和供体的荧光猝灭原理，实现了对Cu2+的定量检测。综上所述，利用上述得到的最佳反应参数，我们成功地获得形貌可控、粒径均一、发光性能良好NaYF4纳米粒子。采用多孔硅修饰UCNPs，改善它的水溶性及生物相容性，利用UCNPs的荧光特性，将其作为探针应用于生物医学和环境检测（如Cu2+）等领域。