近年来，随着纳米科学技术的兴起，稀土掺杂纳米发光材料在真三维显示、红外光光催化、太阳能电池、生物成像以及光动力学治疗等领域显示出它们不可替代的应用前景。在这些稀土掺杂纳米发光材料中，稀土氟化物凭借其低的声子能量、高的化学稳定性备受广大科研工作者的关注。众所周知，稀土掺杂纳米发光材料的可控合成和表面修饰与其发光性质有着密切的关系。因此，在过去的几十年中，科研工作者利用不同的方法实现了对材料本身的可控合成和表面修饰。最近，稀土掺杂纳米发光材料在细胞成像、光动力学治疗、免疫分析和DNA检测等生物医学领域已经显示出巨大的应用价值。为了满足生物医学领域的需求，小尺寸、单分散、水溶性、强发光、长寿命、生物兼容性好的上转换发光材料一直是科研工作者的研究重点。本论文以稀土氟化物为基质的上转换纳米发光材料的可控合成和红外光激发下的强紫外上转换光发射为主要研究对象展开了一系列工作，并取得了一些创新性的结果。其主要内容如下：（1）利用高温法合成了不同尺寸、单分散、粒径均匀的六角相β-NaYF₄纳米晶，并且研究了β-NaYF₄纳米晶形成过程中相转变的温度和机理。同时，通过对β-NaYF₄纳米晶形成机理的分析，阐释了晶种的相结构、反应温度、完全分离的晶体成核与生长过程和表面活性剂对β-NaYF₄纳米晶形成的重要影响。在980nm近红外光激发下，我们发现了不同尺寸β-NaYF₄:20%Yb,0.5%Tm纳米晶强的紫外上转换发射，其Tm³⁺离子1I6能级上的五光子上转换发光强度远远强于¹D₂和¹G₄能级上的四光子和三光子上转换发光强度。通过对不同尺寸下β-NaYF₄:20%Yb,0.5%Tm纳米晶中Tm³⁺离子1I6能级寿命的动力学分析，首次发现了Tm³⁺离子1I6能级寿命对尺寸的依赖效应，进而阐释了小尺寸紫外上转换增强的原因。（2）采用以溶液为基础的高温法合成了单分散、粒径均匀分布、纯六角相β-NaLuF₄纳米晶。通过对β-NaLuF₄纳米晶形成机理的分析，阐明了晶种的相结构、反应温度、完全分离的晶体成核与生长过程和表面活性剂对β-NaLuF₄纳米晶形成的重要影响。同时，在980nm近红外光激发下，首次发现了Tm³⁺离子1I6能级上强的五光子上转换发射（其1I6能级上的五光子上转换发光强度远远强于¹D₂和¹G₄能级上的四光子和三光子上转换发光强度），并通过研究上转换发光强度随激发光功率的变化关系，证实了Tm³⁺离子在β-NaLuF₄基质材料中1I6，¹D₂和¹G₄能级的发射是五光子、四光子和三光子上转换过程。最后，通过比较两种基质材料β-NaLuF₄:18%Yb,0.5%Tm纳米晶和β-NaYF₄:18%Yb,0.5%Tm纳米晶中Tm³⁺离子不同激发态1I6，¹D₂和¹G₄能级的荧光寿命，首次证明了β-NaLuF₄是一种最好的基质材料。（3）采用油酸作为表面活性剂在高温条件下合成了单分散、尺寸均匀的β-NaYbF₄:0.5%Tm纳米晶，并研究了其覆盖紫外波段到红外波段的上转换发光。在980nm近红外光激发下，发现β-NaYbF₄:0.5%Tm纳米晶具有强的紫外上转换发射，尤其是Tm³⁺离子的五光子紫外上转换发光强度强于四光子和三光子上转换发光强度。同时，从上转换发光机制和高激发光功率密度两个角度，阐释了β-NaYbF₄:0.5%Tm纳米晶具有强紫外上转换发光的原因；通过荧光动力学手段分析比较了近似尺寸下β-NaYbF₄:0.5%Tm纳米晶和β-NaYF₄:18%Yb,0.5%Tm纳米晶中Tm³⁺离子在1I6，¹D₂和¹G₄能级上的荧光衰减寿命，进一步证明了β-NaYbF₄也是一种有利于强紫外上转换发光的基质材料。（4）首先以溶剂热法制备了小尺寸β-NaYF₄:18%Yb,0.5%Tm纳米晶，随后通过改进的St ber方法对其表面进行了功能化SiO₂层的修饰，且成功地控制SiO₂层的厚度在3nm左右，实现了尺寸小于50nm核壳结构纳米颗粒的合成。在980nm近红外光激发下，观察到了β-NaYF₄:18%Yb,0.5%Tm纳米晶和β-NaYF₄:18%Yb,0.5%Tm@SiO₂纳米晶强的紫外和蓝光上转换发射，发现表面修饰后得到的纳米晶在上转换发光强度上略有增强，我们将这种发光增强的原因初步归因于SiO₂层包覆减少了纳米晶表面的缺陷和避免了纳米晶表面基团与水直接接触造成的荧光淬灭。