论文分为两部分。第一部分是钒酸盐纳米材料的制备、表征及发光性能研究，这是我们研究的主要内容；第二部分是钛酸铋系薄膜的制备、表征及光催化性能研究。发光材料是重要的功能材料之一，在照明、显示、荧光探测、光电器件等领域有着广泛的应用。随着纳米技术的迅速发展，纳米发光材料由于显示出许多体块材料所不可比拟的新的光学特性而成为人们关注和研究的热点。钒酸盐具有良好的化学稳定性和热稳定性，但对其荧光性能的研究相对较少，在本论文中，我们采用不同的合成方法制备了钒酸盐纳米发光材料，并系统地研究了其发光性质，以寻求具有高性能的新型发光材料。在第一章中，我们简单阐述了固体发光理论，对纳米材料的基本性质、纳米发光材料的制备方法、纳米发光材料的特性进行了简要介绍，并对钒酸盐发光材料的研究概况进行了总结。随着新型平板显示器的发展，要求具有更高发光效率、更纯发光颜色的发光材料，以稀土钒酸盐为基质的发光材料性能优良，因而引起人们较大的研究兴趣。在第二章中，我们采用沉淀法、燃烧法制备了以稀土钒酸盐（YVO₄、LaVO₄）为基质的纳米发光材料，并研究了其发光性质。①首次采用柠檬酸为燃料／还原剂、硝酸盐为氧化剂的溶胶-凝胶燃烧法成功制备了不同尺寸的YVO₄：Eu³⁺纳米晶，并系统研究了制备参数，如退火温度、柠檬酸／硝酸盐的摩尔比及硝酸锂添加剂的量，对YVO₄：5mol％Eu³⁺纳米颗粒发光性质的影响。研究表明，YVO₄：Eu³⁺纳米晶的发光强度随退火温度的升高而升高，这表明在纳米尺寸范围内高的退火温度对发光强度是有利的；柠檬酸／硝酸盐的摩尔比是影响YVO₄：Eu³⁺纳米晶的颗粒特征、发光强度的一个重要因素，获得最高发光强度的摩尔配比是5／2；共掺杂Li⁺可以大大提高YVO₄：Eu³⁺纳米晶的发光强度，同不加入Li⁺的样品相比，加入5mol％Li⁺的样品的发光强度增加了11倍。②采用沉淀法制备了YVO₄：Er³⁺和YVO₄：Er³⁺，Mn²⁺纳米晶，研究表明，由于浓度猝灭的影响，当Er³⁺掺杂浓度为0.3mol％时，YVO₄：Er³⁺样品553nm主发光峰的发光强度最强；随着退火温度的升高，颗粒的结晶度越来越好，YVO₄：Er_0.003³⁺样品的发光强度越来越高；由于从Mn²⁺到Er³⁺存在着有效的能量传递，使得YVO₄：Er_0.003³⁺，Mn_0.001²⁺样品的发光强度是YVO₄：Er_0.003³⁺发光强度的1.5倍。③采用沉淀法制备了不同形貌及尺寸的LaVO₄：Eu³⁺纳米晶，研究表明：反应pH值是影响LaVO₄：Eu³⁺纳米晶的形貌及颗粒尺寸的重要因素，而形貌及颗粒尺寸的差异又导致LaVO₄：Eu³⁺纳米晶发光强度的不同；在LaVO₄：Eu³⁺纳米晶中，Eu³⁺的荧光猝灭浓度为3mol％；由于存在Eu³⁺→Dy³⁺非辐射能量传递，在LaVO₄：Eu³⁺纳米晶中共掺进Dy³⁺后，Eu³⁺的发光强度反而降低了。随着应用领域的增多，对荧光粉体的需求量也急剧增加，而以各种稀土材料为基质的荧光粉体的成本较高，这就需要寻找相对低廉的新材料来代替它们。由于碱土金属钒酸盐热稳定性高、结晶性和可见光透过性好，因此有可能是一种比较合适的发光基质。在第三章中，首次采用柠檬酸溶胶-凝胶燃烧法成功制备了以碱土钒酸盐（Ca₃（VO₄）₂、Sr₃（VO₄）₂）为基质的纳米发光材料并研究了其发光特性。对于Ca₃（VO₄）₂：Eu³⁺发光材料，最佳退火温度是750℃，此温度下制备的Ca₃（VO₄）₂：Eu³⁺的发光强度略大于同样的合成条件下制备的稀土钒酸盐YVO₄：Eu³⁺的发光强度；在Ca₃（VO₄）₂基质中，Eu³⁺的猝灭浓度为6mol％；当共掺Mn²⁺时，由于存在Eu³⁺→Mn²⁺的能量传递，Eu³⁺在Ca₃（VO₄）₂基质中的发光强度急剧降低。对于Sr₃（VO₄）₂：Eu³⁺发光材料，由于高的退火温度导致颗粒的团聚，Sr₃（VO₄）2：Eu³⁺的发光强度随退火温度的升高而降低；柠檬酸／硝酸盐的摩尔比是影响Sr₃（VO₄）₂：Eu³⁺的颗粒特征、发光强度的一个重要因素，获得最高发光强度的摩尔配比是6／3；加入适量的硼酸助熔剂可以提高Sr₃（VO₄）₂：Eu³⁺的发光强度，同不加入硼酸的样品相比，加入5mol％硼酸时所制备样品的发光强度增加了1.5倍。由于材料的性能与形貌有很大的关系，因此设计能对材料的形貌进行控制的合成方法一直是材料研究领域的重要课题。在第四章中，我们首次采用表面活性剂辅助的水溶液法制备了长棒状、近圆球状等不同形貌及大小的Pb₅（VO₄）₃OH纳米晶并对其形成机理和发光特性进行了研究。由于阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和阳离子表面活性剂十二烷基二甲基苄基溴化铵（DDBAB）在溶液中所形成胶团的形状和大小、所带电荷及立体化学性质不同，造成在添加不同表面活性剂的溶液中所形成纳米晶的形貌及大小不同。Pb₅（VO₄）₃OH样品位于601nm处的发光峰来源于铅离子的³P₁-¹S₀跃迁，而且晶粒的形态和大小影响到样品的发光效率。在环境污染治理技术中，可以利用太阳能降解有机污染物的半导体光催化技术被认为是净化环境的技术革命。随着全球性的环境污染日趋严重，开发新型半导体光催化剂和光催化剂的固载问题日益成为人们的研究热点。在第五章中，我们选择钛酸铋系氧化物(Bi₁₂TiO₂₀、Bi₄Ti₃O₁₂、Bi₂Ti₂O₇)为研究对象，采用化学溶液分解法（CSD）制备了钛酸铋系列薄膜并研究了其光催化性能。①首次采用CSD法制备了具有高光催化活性的软铋矿型Bi₁₂TiO₂₀薄膜。研究表明，500℃退火15分钟制备的涂膜层数为4的Bi₁₂TiO₂₀薄膜光催化活性最高，紫外光照射2h后，其对甲基橙的降解率就高达94％。此外，CSD法制备的Bi₁₂TiO₂₀薄膜具有较好的抗失活稳定性，且在载玻片上附着性良好，显示出极好的应用前景。②制备了铋系层状钙钛矿型Bi₄Ti₃O₁₂和(Bi_1-xLa_x)₄Ti₃O₁₂薄膜，并首次系统研究了其光催化性能。研究表明，550℃退火15分钟制备的4层Bi₄Ti₃O₁₂薄膜光催化活性最高。La³⁺掺杂可以提高Bi₄Ti₃O₁₂光催化薄膜的活性，La³⁺的最佳掺杂浓度是20at％。紫外光照射2h后，(Bi_0.8La_0.2)₄Ti₃O₁₂薄膜对甲基橙的降解率为83％。另外，XRD和AFM结果显示La³⁺在(Bi_1-xLa_x)₄Ti₃O₁₂薄膜的退火过程中起到晶粒生长抑制剂的作用。③制备了烧绿石型Bi₂Ti₂O₇薄膜和La掺杂的钛酸铋（BLT）薄膜，并首次系统研究了它的光催化性能。研究表明，550℃退火30分钟制备的6层Bi₂Ti₂O₇薄膜光催化活性最高；La³⁺掺杂能促进钛酸铋从烧绿石相到层状钙钛矿相的相转变，因此La³⁺可被认为是层状钙钛矿相的稳定剂；La³⁺掺杂可以提高Bi₂Ti₂O₇光催化薄膜的活性，La³⁺的最佳掺杂浓度是5at％，紫外光照射2h后，BLT薄膜对甲基橙的降解率为61％。另外，XRD和AFM结果显示La³⁺在BLT薄膜的退火过程中也起到晶粒生长抑制剂的作用。在第六章中，我们对本论文的工作进行了总结。