上转换发光纳米材料（UCNPs）是在量子点和有机染料的基础上而逐渐发展起来的一种新型光学材料。由于其本身固有的独特光学性能,可将具有较低能量的近红外光转换成较高能量的紫外光、可见光以及近红外光,基于双光子和多光子机制,它具有大的反斯托克斯位移、低漂白性、窄的发射峰等众多优点。因此该类材料被广泛应用于生物体内成像、生物传感、药物释放、光活化以及光动力学治疗等诸多领域。近年来,利用上转换纳米材料作为能量的供体并利用其他材料作为能量受体,通过这种能量共振转移的机制在荧光分析研究方面的发展已经有目共睹。而纳米复合材料因具有优良的综合性能是当前国内外科学家研究的热点。因此,开发一种新型的基于纳米复合材料的传感器,对于医疗诊断、环境科学和食品安全等领域而言具有重要的意义。本论文基于上转换共振能量转移的纳米复合物制备及其生化分析为研究目标,结合当前这一领域的发展趋势,利用上转换纳米材料与卟啉水合物反应形成纳米复合材料,并发生荧光共振能量转移改变其上转换荧光和紫外信号,再通过目标物调控上转换荧光和紫外信号的变化实现对铜离子、磷酸化合物等生化分析研究。因此,本工作构建了一种基于上转换共振能量转移的纳米复合材料实现双模式识别靶标物的新策略,以此开发了快速简捷、选择性好、灵敏度高的双模式光学传感器,应用于快速检测铜离子、磷酸化合物分子等,为医疗临床诊断、环境检测、食品安全、药物分析等生化分析研究领域提供了新的设计思路和策略。本论文分为三个部分,具体如下:第一章绪论首先,本章介绍荧光纳米材料及其研究进展,然后着重论述上转换发光材料,包括上转换纳米材料的光学性质、上转换纳米材料的调控策略、受体研究以及上转换纳米材料的研究进展。最后阐述了本论文研究的意义和主要内容。第二章镧系掺杂的纳米粒子与卟啉水合物作用形成双模式光学纳米试剂盒用于Cu²⁺传感本章设计了一种基于镧系掺杂的上转换纳米粒子与卟啉水合物的复合纳米结构,发展了一种光学双模式纳米试剂盒（即UCNPs/TPPS）用于Cu²⁺的便捷检测。UCNPs可以容易地与市售的卟啉水合物（四苯基卟啉四磺酸盐酸性水合物,TPPS）结合在一起形成UCNPs/TPPS复合物,UCNPs与TPPS之间发生的荧光共振能量转移（FRET）使得上转换荧光被淬灭,呈现出TPPS的绿色和低强度的上转换荧光。由于UCNPs/TPPS之间存在独特的协同作用,UCNPs/TPPS可以进一步通过Cu²⁺-TPPS的结合使Cu²⁺进入其空穴内,TPPS的颜色在Cu²⁺的调节下由绿色转变成粉色,Cu²⁺的存在同时也抑制了FRET行为的发生,从而增强了UCNPs的荧光。基于这种特殊的相互作用,将UCNPs/TPPS发展为一种新颖的比色和荧光双模式纳米试剂盒用于检测Cu²⁺且具有较好的选择性和灵敏度。该设计揭示了灵活巧妙的双模式光学分析策略,将为发展各种用途的多功能传感提供了新的平台和机遇。第三章pH调控有机/无机杂化传感器阵列的光学性质实现双模式识别传感分析的应用本章基于卟啉水合物（四苯基卟啉四磺酸水合物,TPPS）可以组装到无配体的Ln-UCNPs上以构建有机/无机杂化体（TPPS/Ln-UCNPs）,产生新的吸收带,由于FRET作用,淬灭了UCNPs的上转换荧光。设计了一种基于模式识别的新型双模式光学（即紫外可见吸收和荧光）检测方法,用于磷酸化合物（PCs）（如核苷酸和焦磷酸）的多功能检测。制备的TPPS/Ln-UCNPs可通过pH（例如pH 4,4.5和5）进行调节,以显示关于UV-vis吸收和荧光的不同光学性能,进而开发双模式传感阵列(即TPPS/Ln-UCNPs₄,TPPS/Ln-UCNPs_4.5和TPPS/Ln-UCNPs₅),当PCs进攻该阵列时,通过TPPS和PCs之间的竞争机制,传感阵列将对PCs进行模式识别,并产生独特的双模式光学响应模式。3种TPPS/Ln-UCNPs_n传感器可以成功地对14种PCs进行灵敏的检测,并对不同浓度的PCs以及它们的混合物进行区分。pH依赖的TPPS/Ln-UCNPs允许通过模式识别对PCs进行简单而强大的区分,将前瞻性地刺激和扩展有机/无机杂化体在生物传感方面的广泛应用。