稀土离子掺杂的无机荧光材料有不同颜色的发光,可以实现对光谱的转换,因此,被用于多种领域。基于紫外光到可见光的下转换发光,稀土荧光粉可以用作LED显示,光伏器件中的太阳光谱转换层。借助于近红外到可见光的上转换发光,它们又能很好地用于固态激光器,三维立体成像和生物成像。当前,国内外有关稀土纳米材料研究的热点主要集中于两方面:一是通过调控生长条件或发明新的合成方法来控制纳米晶体的尺寸,分散性和表面形貌;二是通过引入激活离子或者调节掺杂浓度来增强荧光效率。本文中,针对稀土离子跃迁基础理论和实际应用中存在的一些问题,开展了一系列有目的性的实验,以下即是研究的三方面内容:通过水热合成法,对实验参数进行合理地控制,我们制备出一系列具有中空球状结构的稀土掺杂钒酸盐微/纳米球样品。研究发现:反应时间、酸碱度、添加剂柠檬酸(Cit3-)以及煅烧温度等对样品的最终结构、表面形貌和晶粒尺寸产生了影响。其中,有机添加剂Cit3-一方面作为晶面生长的导向剂,引导原始晶核沿着特定的[100]方向生长,进而控制晶粒的形状。另一方面,又可以重新分配纳米颗粒表面能,进而决定最终的颗粒分布以及表面形貌,协助中空球状结构的形成。同时,我们提出了晶体的生长机理。接下来我们研究了单掺杂Ln3+(Ln=Er、Eu、Dy、Ce、Ho、Yb)以及双掺杂Ln3+-Yb3+(Ln=Er,Ho)钒酸盐(YVO4)微/纳米样品的荧光性能。单掺杂的YVO4:Ln3+样品可以通过VO43--Ln3+的能量传递,将紫外光转化为可见光发射,并且可以发出多种颜色的光。此外,样品表面缺陷、吸附物和晶粒尺寸的减小都会促进荧光效率的提高。这种紫外光-可见光的光谱转换可用于荧光显示领域或者太阳能光伏领域,用来降低硅太阳能电池中热损耗。在双掺杂Er3+-Yb3+、Ho3+-Yb3+的钒酸钇(YVO4)样品中,可以通过调整激发波长获得不同波段的上/下转换发光。在上转换过程中,Er3+/Ho3+-Yb3+样品发射光谱中位于650nm处(Ho3+5F5→5I8;Er3+4F9/2→4I15/2)的红色发光明显增强,而位于550nm处(Ho3+5S2,5F4→5I8;Er3+4S3/2→4I15/2)的绿色发光则受到抑制,这与紫外激发下的现象相反。结合荧光衰减曲线,我们系统地分析了上转换和下转换的发光过程,并提出了能量合作传递的机理。此外,发射光谱中红/绿荧光的强度比值(R=IR/IG)可以通过改变掺杂浓度进行调控。鉴于此,我们讨论了其应用于生物荧光探针、医学成相和固态激光器的可能性。