荧光分析法由于具有灵敏度高，选择性好，可测定的参数多等特点，在分析领域中得到了非常广泛的应用。在荧光分析中，荧光（发光）试剂的性能和所选择的分析方法对检测的灵敏度和选择性具有非常重要的影响。发展新的合成方法，制备出具有优良性质的发光试剂（探针），如具有良好的稳定性，高的量子产率，良好的水溶性和生物相容性等等，成为荧光分析方法研究中的前沿和热点。人们早期研究的荧光材料主要是有机染料。有机荧光染料由于分子量小，易与生物分子连接，连接后生物的活性基本不变，目前仍被广泛地用于生物标记、化学和生物传感以及生物成像等领域。然而，有机染料具有一些缺陷，如荧光寿命短，激发光谱窄，发射光谱宽且对称性差，易漂白，生物相容性（生物毒性）差等缺点。近年来，量子点作为发光试剂受到科学界极大的关注。与有机荧光染料相比，量子点具有独特的光学性质，如量子尺寸效应，激发波长宽，发射波长窄等优点。不同于有机染料和量子点，稀土离子掺杂的发光纳米材料，具有良好的化学稳定性，斯托克斯位移大，生物毒性低，没有闪烁现象，抗光漂白性好等优点，而且发射光谱窄和荧光寿命长。另外，一些稀土掺杂纳米材料具有奇特的上转换发光性质。因此，制备具有优良发光性能的稀土掺杂纳米材料，利用荧光光谱技术，结合荧光能量转移原理，建立高灵敏度、高选择性的分析新方法，势必具有重要的理论意义和应用价值。本论文中，我们采用水热法制备了下转换绿色发光CePO₄:Tb³⁺纳米粒子，利用同步荧光光谱技术，并结合稀土发光纳米粒子荧光能量转移原理和荧光内滤效应原理分别建立了二价铁离子以及铝离子的检测的新方法。采用溶剂热法制备了上转换-可见光发光NaYF₄:Yb³⁺, Er³⁺纳米粒子，利用上转换发光技术，并结合荧光内滤效应和荧光共振能量转移原理建立了六价铬选择性的检测以及生物巯基化合物（半胱氨酸、同型半胱氨酸）检测的新方法。主要的研究工作包括以下几个方面：1)采用简便的水热法制备了具有良好水溶性和稳定性的CePO₄:Tb³⁺绿色发光纳米粒子，并通过透射电镜和电子衍射能谱进行了表征。CePO₄:Tb³⁺纳米粒子发光机理是颗粒内能量转移，即作为基质的Ce³⁺吸收能量后转移给Tb³⁺，Tb³⁺吸收能量后电子实现⁵D₄–⁷F₆和⁵D₄–⁷F₅的跃迁，返回基态时发出绿色荧光。当把二价铁离子加入到CePO₄:Tb³⁺纳米粒子-H₂O₂混合体系时，二价铁离子和过氧化氢发生Fenton反应时产生的羟基自由基会把Ce³⁺氧化成Ce⁴⁺，而Ce⁴⁺不能吸收激发能，因此，Ce³⁺和Tb³⁺之间能量转移被破坏，从而导致体系的荧光强度降低。而三价铁离子不能和过氧化氢发生Fenton反应。基于以上原理，利用未经功能化修饰的CePO₄:Tb³⁺纳米粒子采用同步荧光光谱技术，结合Fenton反应以及催化动力学实现了对二价铁离子、三价铁离子的识别以及二价铁离子的高灵敏度、高选择性测定。我们对实验条件(如波长差Δλ的选择、CePO₄:Tb³⁺纳米粒子的浓度、过氧化氢的浓度、酸度的影响、反应的温度与时间等)进行了系统的优化，并探讨了反应的机理。在最佳的实验条件下，该方法的线性范围为3.0nM-2.0μM，线性相关系数为0.999，检出限（3σ）为2.0nM。试验了干扰离子的影响，K⁺,Na⁺, Mg²⁺,和Ca²⁺干扰很小;而Ni²⁺, Mn²⁺, Cu²⁺等金属离子干扰相对较大，但在相同的浓度下，同步荧光强度的改变值小于5%。最后，将该方法应用于水样中二价铁离子的测定。2)在酸性的条件下，铬天青S （CAS）和铝离子发生定量反应，生成紫红色的配合物CAS-Al³⁺。CAS-Al³⁺配合物的吸收光谱和CePO₄:Tb³⁺纳米粒子的发射光谱（发射峰为551nm）能有效重叠，满足了内滤效应的有关光谱重叠的要求。同时CAS-Al³⁺配合物和CePO₄:Tb³⁺纳米粒子不发生化学反应。基于以上原理，利用未经功能化修饰的CePO₄:Tb³⁺纳米粒子和同步荧光光谱扫描技术，建立了基于内滤效应的Al³⁺光学传感器，实现了对铝离子的高灵敏度、高选择性测定。我们对实验条件(如波长差Δλ的选择、CePO₄:Tb³⁺纳米粒子的浓度、铬天青S的浓度、缓冲溶液的影响、反应的温度与时间等)进行了系统的优化，并探讨了反应的机理。在最佳的实验条件下，该方法的线性范围为8.0ng mL^-1-100.0ngmL^-1，线性相关系数为0.993，检出限（3σ）为5.3ng mL^-1。该方法的灵敏度明显的优于铝-铬天青S分光光度法(线性范围为0.02⁰.14μg mL^-1)。试验了干扰离子的影响，K⁺, Na⁺, Zn²⁺, Mg²⁺, Ca²⁺和Ba²⁺等一些可能共存的离子干扰很小。最后，将该方法应用于水样中铝离子的测定。3)采用溶剂热法合成了性质稳定、水溶性好、发光效率高的NaYF₄:Yb³⁺, Er³⁺上转换绿色发光纳米粒子，并通过透射电镜、XRD以及上转换发光光谱进行了表征。在酸性的条件下，二苯氨基脲（DPC）和Cr （VI）发生定量反应，生成的Cr（Ⅲ）和二苯基卡巴腙同时发生反应生成一种紫红色配合物（Cr（Ⅲ）-diphenylcarbazone）（需要指出的是，Cr（Ⅲ）不能直接和二苯基卡巴腙发生反应生成紫红色配合物）。绿色发光NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺纳米粒子的发光光谱和Cr（Ⅲ）-diphenylcarbazone配合物的吸收光谱能有效重叠，满足了内滤效应的有关光谱重叠的要求。同时Cr（Ⅲ）-diphenylcarbazone配合物和NaYF₄:Yb³⁺, Er³⁺上转换绿色发光纳米粒子不发生化学反应。基于以上原理，建立了一种内滤效应测定Cr（VI）的新方法。我们对实验条件(NaYF₄:Yb³⁺, Er³⁺纳米粒子浓度的影响、二苯氨基脲浓度的影响和酸度的影响等)进行了系统的优化，并探讨了反应的机理。在最佳的实验条件下，该方法的线性范围为7.00×10^-8-1.00×10^-5mol L^-1，线性相关系数为0.995，检出限（3σ）为2.40×10^-8mol L^-1。该方法的灵敏度明显的优于二苯氨基脲分光光度法检测Cr（VI）(检出限为3.80×10^-8mol L-1)。试验了干扰离子的影响，K⁺, Na⁺, Ca²⁺，Mg²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺, Pb²⁺等常见的可能共存的金属离子干扰很小。特别需要指出的是，即使Cr（Ⅲ）的浓度为Cr（VI）浓度200倍时，干扰仍然很小。最后，将该方法应用于水样中六价铬的测定。4)由于表面带正电荷的NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺上转换发光纳米材料的发射光谱和表面带负电荷的金纳米粒子的吸收光谱重叠，而且二者之间的静电引力相互吸引拉近了供体-NaYF₄:Yb³⁺, Er³⁺上转换发光纳米粒子和受体-金纳米粒子的距离，满足了荧光共振能量转移的条件。因此，二者之间发生了荧光共振能量转移，导致了NaYF₄:Yb³⁺, Er³⁺纳米粒子的发光强度降低。当加入生物巯基化合物（如半胱氨酸、同型半胱氨酸）时，金纳米粒聚集，其吸光度下降，破坏了NaYF₄:Yb³⁺, Er³⁺纳米粒子-金纳米粒子荧光共振能量转移体系，从而导致荧光共振能量转移体系的荧光强度得到恢复。基于以上原理，建立了“turn-on”型NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺上转换发光纳米材料-金纳米粒子荧光共振能量转移体系测定生物巯基化合物的方法。我们对实验条件(NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺上转换发光纳米粒子的浓度，金纳米粒子的浓度，缓冲溶液，反应时间等)进行了系统的优化，并探讨了反应的机理。在最佳的实验条件下，该方法测定半胱氨酸的线性范围为0.04-1.00μg mL^-1，线性相关系数为0.996，检出限（3σ）为1.24×10^-2μg mL^-1；测定同型半胱氨酸的线性范围为0.06-1.80μg mL^-1，线性相关系数为0.992，检出限（3σ）为1.51×10^-2μg mL^-1。试验了干扰离子的影响。结果表明，Na⁺,K⁺, Ca²⁺, Zn²⁺, Mg²⁺以及一些氨基酸干扰很小。最后，将该方法应用于样品中生物巯基化合物的测定。