Pr³⁺掺杂钙钛矿型氧化物所具有的优异光致发光特性在发光器件和传感器件等领域具有重大的应用前景,近年来激发了科研界强烈的研究热情。该领域目前面临的主要挑战是深入理解并揭示Pr³⁺掺杂钙钛矿型氧化物的发光机理,进一步优化发光特性并实现发光特性的有效调制,特别是开发基于Pr³⁺掺杂钙钛矿型氧化物的光学传感特性以实现多功能性器件应用。本论文以Pr³⁺掺杂钙钛矿型钛酸盐和铌酸盐氧化物为研究对象,基于价间电荷转移机制,系统研究了多种Pr³⁺掺杂氧化物的光致发光特性,探索了掺杂浓度、基质材料、温度、退火后处理以及气氛等不同因素对于Pr³⁺掺杂氧化物的光致发光特性的影响规律,进而开发并深入研究了Pr³⁺掺杂钙钛矿型氧化物的超高灵敏度光学温度传感特性和气敏传感特性。首先,分别利用水热法和固体烧结法制备出Pr³⁺掺杂SrTiO₃、Ba_0.7Sr_0.3TiO₃和K_0.5Na_0.5NbO₃等多种Pr³⁺掺杂钙钛矿型氧化物材料,系统研究了掺杂浓度、基质材料和退火处理等条件对于材料光致发光特性的影响规律,并通过调制Pr³⁺位于蓝绿色和红光等波段发光峰的相对强度实现了样品发光颜色的控制,特别是通过高浓度掺杂实现了Pr³⁺掺杂SrTiO₃的白光发射;其次,系统研究了温度对于0.5%Pr³⁺掺杂Ba_0.7Sr_0.3TiO₃和K_0.5Na_0.5NbO₃材料光致发光特性的影响,发现了¹D₂-³H₄红色发光峰与3P0-3H4蓝绿色发光峰的强度比对于温度的依赖关系,进而提出了利用这两个波段发光峰强度比传感温度的新方法。利用Pr³⁺掺杂Ba_0.7Sr_0.3TiO₃和K_0.5Na_0.5NbO₃材料的发光特性得到的温度传感灵敏度分别达到6165/T2和7997/T2,高于已报道的基于稀土材料相对荧光强度比的温度传感结果,并采用价间电荷转移机制对实验现象进行了有效解释。进一步的研究表明Pr³⁺掺杂提高了K_0.5Na_0.5NbO₃的铁电特性。而采用低电压在位极化样品,揭示了低电压极化仅影响Pr³⁺掺杂K_0.5Na_0.5NbO₃材料发光的绝对强度,但不影响¹D₂-³H₄发光峰与³P₀-³H₄发光峰的相对强度比,揭示了低电压极化不对Pr³⁺掺杂K_0.5Na_0.5NbO₃的光学温度传感特性造成干扰。最后,通过在氧气和氩气气氛下的退火处理,研究了退火处理对0.5%Pr³⁺掺杂K_0.5Na_0.5NbO₃光致发光特性的影响,并基于价间电荷转移机制对退火处理后样品的发光特性进行了分析。进一步的研究发现氧气气氛对于经氧气退火处理的Pr³⁺掺杂K_0.5Na_0.5NbO₃的光致发光特性影响很小,但非常显著地影响经氩气退火处理后的Pr³⁺掺杂K_0.5Na_0.5NbO₃的光致发光特性。通过系统研究气氛中氧气浓度对Pr³⁺掺杂K_0.5Na_0.5NbO₃光致发光特性的影响规律,证实了经氩气退火处理后的Pr³⁺掺杂K_0.5Na_0.5NbO₃可作为一种新型的光学气敏传感材料。研究实现了在98℃工作温度下¹D₂-³H₄红色发光峰与3P0-3H4蓝绿色发光峰强度比以及在165℃工作温度下¹D₂-³H₄红色发光峰强度变化对于氧气浓度的高响应度传感。本研究揭示了多种Pr³⁺掺杂钙钛矿型氧化物的发光特性进而提出了光学温度传感和气敏传感的新方法,将为促进Pr³⁺掺杂氧化物在多功能性器件中的应用奠定坚实基础。