本发明公开了一种具有多色发光光谱的复合上转换纳米探针及其制备方法与应用。通过将PEI-NaYF4：Yb,Tm和PAA-NaYF4：Yb,Er按3：1的质量比混合均匀，得到具有多色发光光谱的复合上转换纳米探针，该探针为稀土基上转换发光纳米材料，它具有多个可见发光带光谱，因此可以实现比例荧光可视化检测。利用该探针作为主体材料制备的TNT检测试纸，在波长为980nm光源的激发下，通过试纸的荧光颜色是否改变来判断TNT是否存在。这种上转换发光材料是基于近红外光源激发的，它能够很好地克服背景荧光干扰，从而使检测灵敏度得到很大程度的提高；本发明使用的主体材料合成方法简单易行，试纸基底价格低廉，此TNT检测试纸及其激发光源便于携带，操作简单以及可靠性高，因此它非常适合应用于安检现场。