稀土元素的4f层电子能够在7个轨道间分布,导致其电子能级多种多样。因此,稀土元素可以发射从紫外光、可见光到中红外光区各种波长的电磁辐射,使稀土离子十分适合作为激光和发光材料的激活剂离子。作为发光材料,稀土掺杂氟化物纳米材料具有优异的光学特性、物理化学性质稳定,在高分辨显示器、固态激光、红外检测、生物分析、医疗诊断和其它领域有很好的应用前景。但是,由于稀土离子种类比较多,基质材料更加繁杂,因此,一些稀土离子在某些基质中的光学性能和发光机理还未得到深入认识。本论文的目的是探索新型稀土掺杂纳米氟化物的水热合成、结构和形貌性质和发光机理。论文中设计并制备了一种既可掺杂三价稀土离子Eu3+、Ce3+、Tb3+又可掺杂Eu2+的斜方晶系BaAlF5纳米粒子。此外,还进行了稀土 Ce3+、Tb3+单掺杂与共掺杂四方晶系SrAlF5和六方相LaF3纳米粒子的制备。对这些稀土掺杂纳米材料的发光性质进行了深入系统的研究,论文的主要研究内容和取得的研究结果如下。(1)采用水热法制备了 BaAlF5:Eu2+纳米粒子。X-射线粉末衍射和扫描电镜结果表明所制备的BaAlF5:Eu2+具有斜方晶系结构,为平均长约50nm、直径约30nm的米粒状纳米粒子。通过对BaAlF5:Eu2+纳米粒子的荧光性质研究,发现BaAlF5:Eu2+纳米粒子具有中心在260 nm的半高宽约50 nm的激发峰,其发射中心在361 nm,半高宽约17 nm。利用Van Uitert和Huang模型对Eu2+在BaAlF5中发光浓度猝灭行为进行了研究,结果发现两个模型所获得的结论是一致的,即Eu2+浓度淬灭主要是通过电偶极-电偶极相互作用导致的。(2)采用水热法制备了 BaAlF5:Eu3+纳米粒子。X-射线粉末衍射和扫描电镜结果表明所制备的BaAlF5:Eu3+为斜方晶系米粒状纳米粒子。在394 nm紫外光激发下,观察到在所监测的发射波长范围内BaAlF5:Eu3+有6个发射峰,分别对应于三价铕的5D1→7F0、5D0→7FJ(J=0,1,2,3,4)的跃迁。因为发射谱以5D0→7F1跃迁为主,推测Eu3+占据具有反演对称中心的格位。根据Judd-Ofelt理论,对Eu3+不同掺杂浓度下的J-O强度参数和辐射跃迁速率进行了计算,得出J-O强度参数Ω2从1.54×10-20 cm2变化到0.845×10-20 cm2,Ω4从6.99× 10-20 cm2变化到2.5 × 10-20 cm2,5D0能级的辐射跃迁速率从56.6变化到31.1 s-1。(3)采用水热法制备了 Ce3+、Tb3+单掺以及共掺的BaAlF5纳米粒子。X-射线粉末衍射和扫描电镜结果表明所制备的BaAlF5:Ce3+,Tb3+纳米粒子为斜方晶系。通过Ce3+、Tb3+共掺,成功得到明亮的绿光发射。通过荧光激发、发射光谱和Ce3+荧光衰减曲线,证明在共掺杂体系中绿光增强的原因是发生了从Ce3+到Tb3+的能量传递。(4)采用水热法成功制备了四方晶系SrAIF5纳米棒样品,并对水热反应条件,如反应物配比、水热反应时间、电荷补偿剂的加入量以及表面活性剂的加入种类等因素进行了研究。研究表明:水热处理是产物由无定形SrAlF5结构转化成四方晶系多晶SrAIF5的必要过程。反应物配比是影响产物种类的关键因素,控制反应物配比,可以生成SrF2、SrAIF5、LiSrAlF6或Li3AlF6等氟化物。电荷补偿剂LiCl的加入量会影响生成四方晶系SrAIF5样品的形貌:加入EDTA、柠檬酸钠两种表面活性剂,对产物晶体结构均没有影响;加入PAA使生成的SrAlF5样品长径比变小,并且纳米棒团聚在一起。(5)采用水热法制备了 Ce3+、Tb3+单掺以及共掺杂的SrAIF5纳米棒。X-射线粉末衍射和扫描电镜结果表明所制备的SrAlF5:Ce3+,Tb3+纳米棒为四方晶系结构,粒子的平均长约为1000 nm,直径约为30 nm。采用Van Uitert模型研究了 Ce3+荧光的浓度猝灭行为,发现SrAlF5:Ce3+纳米棒浓度淬灭是电偶极-电偶极相互作用导致的。通过Ce3+、Tb3+共掺,成功得到明亮的绿光发射,通过激发和发射光谱测量发现这是由于发生了从Ce3+到Tb3+的能量传递。通过对光谱的分析发现SrAlF5:Ce3+,Tb3+纳米棒中从Ce3+到Tb3+的能量传递过程主要是由于电偶极-电偶极相互作用引起的。(6)采用水热法制备了氨基修饰的Ce3+、Tb3+单掺以及共掺杂的LaF3纳米粒子。X-射线粉末衍射和扫描电镜结果表明所制备的LaF3:Ce3+,Tb3+纳米粒子为六方相,平均粒径为30 nm,且粒径均匀、分散性好。在掺杂不同浓度Ce3+、Tb3+离子LaF3纳米粒子的发射光谱中,在488、544、584和621 nm处的发射峰,分别归属于Tb3+离子5D4到7F6、7F5、7F4和7F3的跃迁,其中,5D4→7F5是最强的发射。通过戊二醛法将牛血清蛋白偶联到氨基修饰的LaF3:Ce3+,Tb3+纳米粒子上,通过紫外光谱表明两者偶联成功,并通过考马斯亮蓝法测量了 LaF3:Ce3+,Tb3+纳米粒子表面偶联蛋白质的浓度为400 μg/mL(交联率为20%左右)。此外,还进行了简单的细胞标记。