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稀土元素因其独特的4f亚层电子结构、大的原子磁矩、强的自旋-轨道耦合、多变的配位数和晶体结构,所以具有丰富的光、电、磁等性质。荧光技术相对于其它谱学技术具有高分辨率和灵敏性及仪器简单等优点,已被广泛应用于环境、生化和医药等领域。目前,研究开发出能够被近紫外芯片有效激发的、发光效率高的、更环保的红色荧光粉是当前科学研究的瓶颈问题,因此寻找一种可被蓝光和近紫外光激发的红色荧光粉的合成方法十分重要。在众多稀土离子中,研究比较多的是Eu3+,而对具有发红光特性的Sm3+研究的不多。稀土掺杂纳米发光材料在生物标记和药物载体等方面具有潜在的应用前景,目前限制该类材料在生物医学领域应用的主要因素是亲水性、生物相容性和分子作用机理等问题。为此,具体从以下几个方面展开研究。(1)以Sm3+为激活剂,SrMoO4为基质,柠檬酸为配位剂,乙二醇作为辅助配位剂,采用溶胶-凝胶法合成前驱体,首先研究Sm3+的最佳掺杂量及其浓度猝灭机理,然后研究焙烧温度的影响(700 ℃、800 ℃、900 ℃、1000℃和1100℃),最后研究电荷补偿剂(Na+,Li+,K+)对红色荧光粉的结构、形貌及其发光性能的影响。(2)以Sm3+为激活剂,NaLa(WO4)2为基质,采用水热法制备了红色荧光粉。首先研究pH值、Sm3+的最佳掺杂量及其浓度猝灭和形貌形成机理。为了进一步提高NaLa(WO4)2:Sm3+荧光粉的发光性能。然后分别共掺杂了Ce3+和Eu3+,详细地分析了 Ce3+和Eu3+的掺杂量对NaLa(WO4)2:Sm3+荧光粉结构、形貌及发光性能的影响,重点分析了 Ce3+与Sm3+和Sm3+与Eu3+之间的能量传递机理。(3)以Sm3+为激活剂,YPO4为基质,用水热法制备了一系列YPO4:Sm3+荧光粉。首先通过正交实验优化最佳合成工艺条件,重点研究酸碱性对红色纳米荧光粉形貌的形成机理及其发光性能的影响。其次研究球形纳米荧光粉YPO4:Sm3+的形貌形成机理和荧光温度特性。通过优化综合性能得到直径为50-90nm的球形纳米荧光粉。(4)采用壳聚糖和正硅酸乙酯对球形纳米荧光粉YPO4:Sm3+进行表面包覆和修饰,得到水溶性的核壳结构的球形纳米荧光粉YPO4:Sm3+@CS和YPO4:Sm3+@SiO2。其目标使球形纳米荧光粉YPO4:Sm3+亲水性,增强发光主体-表面层-生物体的亲合作用。(5)利用吸附原理、研究常温下,YPO4:Sm3+、YPO4:Sm3+@CS和YPO4:Sm3+@SiO2对牛血清白蛋白的吸附过程。同时研究了 YPO4:Sm3+@CS和YPO4:Sm3+@SiO2对牛血清白蛋白的定量标定。(6)选用牛血清白蛋白为蛋白模板,利用分子作用模型、蛋白质结构原理和分子对接理论,研究核壳结构的球形纳米荧光粉YPO4:Sm3+@CS与牛血清白蛋白的相互作用和对牛血清白蛋白的结构与性质的影响规律。