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稀土离子的4f组态具有丰富的能级结构,4f-4f辐射跃迁区间覆盖了紫外、可见和红外光区,多样化的发光特性决定了其在许多领域广阔的应用前景。其中Eu3+、Tb3+;在具体材料中,随着跃迁禁戒被打破能够呈现强烈的发射,已经被作为等离子平板显示、白光发光二极管、节能灯、场发射显示等的商用荧光粉激活剂;Dy3+因其独特的能级结构,能够在单一体系中实现暖白色发光,在白光照明领域展现了潜在的应用价值；Pr3+、Tm3+、Nd3+、Ho3+、Er3+、Yb3+等离子或离子对在980 nm激光激发下具有优异的上转换性能,在生物荧光标记以及药物输运等方面表现出了广阔的应用前景；Gd3+离子发射区能量较高,位于紫外区,能够作为发光材料中基质基团和发光中心之间合适的能量传输桥梁。这些4f-4f组态稀土离子作为多色化因子占据着多彩的无机发光领域。然而,在应用上,目前的商用荧光粉依然在发光效率、显色性、衰减时间、价格等方面存在着各自的缺陷；在理论上,电子束、真空紫外光等高能量激发源激发下的发光机理目前尚不完全明确,因此开发新材料、探究尚不明确的物理过程是不可回避的问题。在本论文中,通过硝酸盐热分解、高温固相、水热等多种方法,选择硼酸盐、硅酸盐等典型体系,合成了不同发光颜色和应用的发光材料,研究了4f-4f组态稀土离子在几种材料中的发光性能,阐述并丰富了4f-4f组态稀土离子在具体材料中的发光机理,并评价了其在不同领域的应用潜力,主要内容如下：1.通过硝酸盐热分解法制备了GdAl3(BO3)4:Tb3+/Eu3+样品,研究其在真空紫外/紫外光激发下的发光特性,讨论了Gd3+、Ce3+对发光中心的敏化作用。通过高温固相法制备了KBaY(BO3)2:Tb3+发光材料,对其进行了结构解析和发光性质研究,发现Tb3+在层状结构的KBaY(BO3)2中具有较高的猝灭浓度,在真空紫外光激发下的吸收效率和发光强度接近商用绿粉且衰减时间更短,这在等离子平板显示尤其是三维等离子平板显示方面具有明显的应用潜力。采用固相法制备了Ca4GdO(BO3)3:Tb3+/Dy3+样品,讨论了Dy3+在非对称中心格位的发光特性以及Gd3+对Tb3+/Dy3+的敏化作用。2.通过高温固相法制备了Na3GdSi3O9: xTb3+ (0.001≤x≤0.5)样品,研究了Gd3+-Tb3+间的能量传递效应,在真空紫外-紫外光激发下样品发光颜色从蓝光区通过白光区最后至黄绿光区,并在该体系中发现了量子剪裁现象。3.通过高温固相法制备了K2(Y, Gd, Lu)(WO4)(PO4)样品并解析了晶体结构,发现K2(Y, Gd, Lu)(WO4)(PO4)存在特殊的层状结构,在紫外光激发下,WO42-基团吸收能量并传递给发光中心,增强了Eu3+的发光；在真空紫外光激发下,P043-基团吸收能量传递给掺杂离子,增强了Tb3+、Eu3+的发光；在低压电子束激发下,K2Y(WO4)(PO4):Tb3+, Eu3+表现出良好的导电性和发光特性；在980 nm激光激发下Yb3+、Er3+、Tm3+、Ho3+掺杂的K2Y(WO4)(PO4)材料具有良好的上转换特性。另外Tb3+掺杂的K2Gd(WO4)(PO4)存在量子剪裁效应,这表明K2(Y, Gd, Lu)(WO4)(PO4)体系随着不同4f-4f组态稀土离子的掺入可在等离子平板显示、白光发光二极管和场发射显示等方面实现多功能的应用。4.采用水热法制备了Sc(P, V)O4:Dy3+洋品,分析样品形貌及发光特性,光谱分析表明随着P/V比的改变,V043-基团的电荷迁移带发生移动,Dy3+发射峰黄/蓝比明显变化,发光颜色可调。通过固相法制备了Ca9Y(VO4)7:Eu3+, Dy3+, Sm3+, Pr3+样品,研究了紫外光激发下的发光性能,并通过Bi3+的共掺杂讨论了Bi3+-Eu3+间的敏化机制。5.采用水热法制备了Tb3+、Eu3+、Yb3+、Er3+、Tm3+以及H03+掺杂的ScF3材料,通过改变反应时间、有机添加剂以及混合溶剂的成分比,研究了各因素对样品形貌的影响,最终提出合成结晶性良好的纳米ScF3材料的最佳制备条件,并以第一性原理为理论基础,首次对ScF3的态密度及能带结构进行计算。稀土掺杂的纳米ScF3材料分别在真空紫外、紫外、低压电子束以及980 nm激光激发下均表现出良好的发光特性,通过光谱以及衰减曲线讨论了Tb3+-Eu3+间的能量传递、纳米基质缺陷发光、Yb3+/Er3+/Tm3+/Ho3+离子对的上转换发光现象,另外还发现纳米尺寸的ScF3样品在常温下具有铁磁性,这些性能表明不同4f-4f组态稀土离子掺杂的纳米ScF3有潜力应用于等离子平板显示、白光发光二极管、场发射显示、生物荧光标记以及药物输运等方面。