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稀土纳米材料NaYF4,由于具有折射率高、稳定性好、声子能量低以及能量辐射低等优异的性能,受到人们的广泛关注,随着化工材料、生物信息科学等交叉学科的飞速发展,特别是在临床医学和生命医学等领域得到广泛的应用,极大地推动了现代医学的发展。然而,目前对于NaYF4材料的开发和荧光成像的利用仍存在一些问题,尤其是上转换980 nm激发的过热效应导致组织损伤、近红外发光强度弱、成像分辨率低和生物组织穿透深度浅等问题较突出。本文致力于探索快速和简单的方法制备Nd3+掺杂的β-NaYF4/NaGdF4材料,探讨其近红外发光性质及在荧光成像方面的应用。主要内容与创新点如下:一、本论文提供了一种简单、快速的方法来合成NaYF4:Nd3+纳米粒子。采用微波法快速制备了立方相(α-)和六方相(β-)NaYF4:Nd3+材料,研究了在不同的微波功率和反应时间、NaF/Ln3+摩尔比对样品结构、形貌以及发光性质的影响。XRD、SEM实验结果表明,当NaF/Ln3+摩尔比为2.3:1,在微波功率600 W下反应2 min获得球形α-NaYF4:Nd3+,平均粒径约为130 nm;而在微波功率600 W反应5 min又300 W反应13 min获得六棱柱状β-NaYF4:Nd3+,其直径约为200 nm高度约为220 nm。与传统的水热法相比,微波法能够有效调控材料的结构;同时微波法需要的反应时间更少,仅需要微波反应18 min就可以获得β-NaYF4:Nd3+,提高了反应的效率,且获得产物的发光强度得到了显著地提高。此微波法具有操作简单,加热快速,反应时间短和近红外发光强等优点,实现了NaYF4材料的快速制备。二、进一步利用微波法成功制备了不同含量Nd3+掺杂的β-NaYF4材料,研究了其结构、形貌、荧光性质和成像应用的变化。研究发现在808 nm激发下,β-NaYF4:Nd3+在810-1058nm呈现Nd3+的近红外光谱。当Nd3+掺杂浓度为0.5%时,β-NaYF4:0.5%Nd3+的近红外发光最强。为了能拍摄获得清晰高分辨率的近红外荧光成像图片,实验分别对相机的滤光片、光圈大小和曝光时间这三个量进行优化。在简单相机拍照下,观察到10 mg/mLβ-NaYF4:0.5%Nd3+在808 nm激发下能够穿透2 cm厚度的猪肉,得到良好的荧光成像的效果。本文基于β-NaYF4:Nd3+在808 nm激发下的近红外发光探讨了近红外荧光成像的应用,并有望发展用于活体成像、生物检测及医学诊断。三、采用微波法制备了β-NaGdF4:Nd3+纳米材料,研究了Nd3+的掺杂对材料近红外发光性质的影响,结果表明当Nd3+掺杂浓度为2%时,β-NaGd F4:2%Nd3+在808 nm激发下的近红外发光最强。振动样品磁强计(VSM)磁性测试的结果表明,随着Nd3+掺杂浓度的增加,β-NaGdF4:Nd3+的单位质量磁化强度逐渐减弱。近红外荧光成像实验表明,在简单相机拍照下,10 mg/mLβ-NaGdF4:2%Nd3+在808 nm激发下能够穿透1 cm厚度的猪肉。基于β-NaGdF4:Nd3+材料兼有磁性和近红外荧光的功能,为荧光成像、生物分离和核磁共振成像等方面的应用提供了重要的依据和参考。