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由于其特别的上转换发光(UCL)性质,上转换发光纳米粒子(UCNPs)具有在生物成像及检测的应用优势。以上转换发光纳米粒子为核心,与其它有机物和无机物一起构建出的纳米复合结构,具有广泛的应用前景。本论文通过优化合成上转换发光纳米粒子,开发出具有不同生物成像或检测效果的上转换发光纳米复合结构,包括如下三部分内容：1.以LiLuF4为基质的上转换发光纳米粒子的合成及其生物成像应用传统的上转换发光纳米粒子多数以NaYF4为基质,进一步优化基质材料是一项重要工作。我们以LiLuF4为基质,通过掺杂Yb3+/Er3+、Yb3+/Ho3+和Yb3+/Tm3+,合成了发光性能优异的上转换发光纳米粒子。通过与其它基质的上转换发光纳米粒子比较发光性质,和将其应用于昆明鼠全身和淋巴的上转换发光成像,以及昆明鼠淋巴的X射线造影断层扫描(CT)成像,证明了LiLuF4是一种优良的上转换发光基质材料和X射线阻挡材料。2.具有高效发光共振能量转移的铱配合物修饰上转换发光纳米粒子用于纯水中氰根阴离子的检测应用利用疏水疏水相互作用的方法,合成了由NaYF4:Yb3+/Ho3+上转换发光纳米粒子、两亲性聚合物和氰根阴离子(CN-)响应的金属铱配合物组成的纳米复合结构。这种复合结构材料基于上转换发光纳米粒子与配合物之间高效的发光共振能量转移(LRET)过程,实现对CN-响应时具有颜色变化和上转换发光变化的输出信号,能高选择性的检测纯水中的氰根阴离子。3.核蛋黄壳(Yolk-shell)纳米复合结构的合成及汞离子检测应用蛋黄壳(Yolk-shell)纳米复合结构由可换的内核、有孔的外壳和在之间的空腔组成,具有广泛的应用价值。我们探索了以二氧化硅为壳、具有蛋黄壳(Yolk-shell)结构的磁性和发光纳米复合结构的合成方法。所合成的具有磁性核的Yolk-shell纳米复合结构经N719染料负载,可用于汞离子的检测和分离。