稀土掺杂上转换纳米晶是一类特殊的发光纳米材料,可以将长波长的低能量光子（如近红外光）转化为短波长的高能量光子（如紫外或可见光）,产生可调的上转换发射。因其具有较大的反斯托克斯位移、尖锐的发射带、较长的激发态寿命、较好的光化学稳定性以及抗光闪烁和光漂白等特点,在安全防伪、多色显示、光学存储、生物成像与诊疗等众多前沿领域具有巨大的应用潜力。然而,目前大多数上转换发光研究主要关注于钠基稀土氟化物（Na REF4）基质材料,而对于锂基稀土氟化物（Li REF4）却研究甚少。与钠基体系相比,锂基亚晶格不仅提供相当的发光强度,而且还具有诸多独特的光学性质,如更优的紫外-蓝光上转换、显著的Stark光谱劈裂等。因此,系统开展围绕锂基核壳结构纳米晶的可控合成、光谱调控及其应用开发,对深入理解锂基体系的光学性质和上转换发光物理机制具有重要的基础研究意义。通过优化各种合成实验参数开发锂基体系纳米晶的通用合成策略,并引入合理的核壳结构设计来调控离子间相互作用,以期实现众多稀土离子在锂基亚晶格中的高效光子上转换或下转移发射。这对于拓宽上转换发光基质体系、丰富光学性能调控手段、探索更多的潜在应用具有重要科学意义。基于上述科学问题,本论文以锂基核壳结构纳米晶为主要研究载体,对锂基稀土氟化物核壳结构的可控合成、迁移基质中的可见多光色调控、敏化基质中多光子紫外上转换发射的优化与增强、近红外发光调控、光谱劈裂和光学性能评估等方面展开了系统的研究。论文共分为六章。第一章概述了核壳结构纳米晶的合成与表征,以及运用核壳结构调控光子上转换的系列研究进展。通过总结锂基体系纳米晶的可控合成与光谱调控中的研究现状与存在的问题,提出本文的研究课题。第二章介绍样品的合成与表征。第三至五章在锂基亚晶格核壳结构中详细研究了稀土离子的可见多光色调控、紫外上转换和近红外下转移发光的优化与增强。并根据锂基体系的发光特性,探索了锂基核壳结构纳米晶在多重防伪、光催化降解和温度传感等领域的潜在应用。第六章总结全文并提出展望。本论文取得的主要研究成果如下:（1）采用功能化（敏化和发射）籽晶诱导外延生长法实现了锂基迁移亚晶格Li Gd F4核壳纳米结构的可控合成。通过核壳结构设计构建了Gd3+调控的界面能量传递（IET）途径,实现了一系列稀土离子(Eu3+、Tb3+、Dy3+、Sm3+、Nd3+)的光子上转换以及下转移发光。通过与钠基体系进行光学性能对比研究发现,锂基体系不仅能够提供相当的发光强度,还展现出更高的IET能量传递效率和受体发射。此外,锂基亚晶格更低的局域晶体结构对称性导致出现明显的Stark光谱劈裂。最后,通过简单的多层核壳结构设计,在单颗粒水平将光子上转换和下转移发射进行了有效集成,实现了镧系发射体在双重激发（980/254 nm）下的三通道光子发射。结合丝网印刷技术和时间门控手段,实现了基于图案、激发波长、荧光寿命、发光颜色与强度的多重防伪识别。（2）成功提出了一种新型的核壳结构设计策略,通过在锂基敏化亚晶格（Li Yb F4）核壳纳米结构中控制镧系发射体的空间分布来选择性调控离子间相互作用,从而显著增强了稀土离子(Er3+、Tm3+、Gd3+)的多光子紫外上转换发射。这一核壳结构设计确保了发光中心全部位于敏化亚晶格区域内部,可被敏化离子进行全方位激活,进而增加了局域激发能量密度,通过连续的能量传递上转换过程来加速中间态能级和较高的紫外发射能级的粒子数布居,最终实现高效的紫外上转换发射。通过在惰性壳层中引入Nd3+,也实现了980/808 nm双波长激发响应的紫外上转换发射。更重要的是,这种紫外上转换也可被商用的940 nm NIR LED所激活,通过引入具有紫外吸收性质的g-C3N4纳米片构建纳米复合光催化剂,可以拓宽光谱响应范围,进而显著增强太阳能光催化反应活性。（3）系统研究了一系列稀土离子(Er3+、Tm3+、Ho3+、Pr3+、Nd3+、Yb3+)在锂基核壳结构中的近红外（NIR）发射性能。着重对Er3+激活体系的浓度依赖NIR发射行为进行了细致分析,获得了Er3+高效的NIR-II发光。并通过引入Ce3+-Er3+之间的交叉弛豫过程和调控表面猝灭效应,对Er3+的NIR-II发射进行了进一步的调控与增强。此外,通过合理的核壳结构设计,在单颗粒水平也实现了980/808 nm双波长激发Er3+的高效NIR-II发射。通过与相应的钠基体系对比发现,锂基体系具有更加高效的下转移NIR发射和明显的Stark光谱劈裂。结合低温高分辨NIR发射光谱和温度依赖的变温光谱,对Er3+的NIR-II发射光谱劈裂和精细子能级归属进行了详细研究。发现了具有热耦合性质的NIR-II劈裂发射峰,运用荧光强度比（LIR）来分析其温度传感性能,设计出最大相对灵敏度为0.248%K-1的NIR-II温度探针,且具有优异的热循环稳定性。