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稀土离子具有发射谱线锐利、荧光寿命长等诸多光学特性,是发光领域中的研究热点之一。稀土掺杂上转换材料能够将两个或更多低能量光子转换为一个高能量光子,低光子能量的红外光,在生物组织中穿透深度大,背景荧光小,因此由红外光激发的稀土掺杂上转换材料经常被用于活体成像、光热治疗、生化检测等领域。然而,稀土掺杂纳米颗粒的发光效率相对较低,制约了其应用范围,特别是在微量元素检测及单颗粒荧光探针的开发利用。因此,制备出高量子产率的稀土掺杂纳米颗粒,对于增强其实际应用具有重要意义。本文通过引入Zn2+,结合水热法制备出荧光增强的NaYF4:Yb3+/Er3+/Zn2+上转换纳米颗粒,并利用支化聚乙烯亚胺对其进行表面改性,开发了一种可用于高灵敏铜离子检测的单颗粒荧光探针。具体研究工作如下:1.利用水热法制备了形貌统一、尺寸均匀的NaYF4:Yb3+/Er3+六角盘微米颗粒。通过引入Zn2+离子,将NaYF4:Yb3+/Er3+微米颗粒的尺寸从1.02μm减小至320nm左右。对单个NaYF4:Yb3+/Er3+微米颗粒和NaYF4:Yb3+/Er3+/Zn2+纳米颗粒进行光谱观测和研究,发现NaYF4:Yb3+/Er3+/zn2+纳米颗粒的总体发光强度明显强于NaYF4:Yb3+/Er3+的发光强度,蓝光和绿光发射分别增强了 176和45倍。2.利用支化聚乙烯亚胺(PEI)对NaYF4:Yb3+/Er3+/Zn2+纳米颗粒进行表面修饰,成功制备了用于高灵敏度检测铜离子的单颗粒荧光探针。研究结果显示,具有较高发光效率的稀土掺杂纳米颗粒,有利于提高荧光探针检测浓度的线性响应范围,且较小尺寸的稀土掺杂纳米颗粒有助于降低单颗粒荧光探针的铜离子浓度检测极限。通过线性拟合,发现这种单颗粒荧光探针的检测极限在11nM左右,线性范围为20nM-60nM。3.结合稀土离子发光共振能量转移,研究了铜离子导致单颗粒荧光探针发光猝灭的机制,探索了单颗粒荧光探针获得更低检测极限的途径,以及应用于更多重金属离子的高灵敏度检测的可能性。