ZnO因其无毒、廉价、稳定性好等特点，在工业上得到广泛应用。氧化锌(ZnO)作为直接禁带半导体材料，室温下禁带宽度为3.37eV，激子束缚能为60meV，具有很好的化学稳定性，在光电材料方面一直受到国内外学术界的广泛关注。　　稀土元素具有丰富的电子组态，近年来其在半导体材料改性的研究中越来越受到关注。稀土元素单掺杂或与非金属共掺杂ZnO将会显著改变ZnO的电子结构和光学性质，从而影响其光催化性能。　　本文基于第一性原理，应用CASTEP（MS6.0）软件包中的密度泛函理论（DFT），广义梯度近似（GGA）下的平面波超软赝势方法（USP），建立了N/La分别单掺杂以及La-N、Gd-N共掺杂ZnO的模型，对各个模型进行几何优化后计算了每个模型的形成能，能带分布，总态密度，分态密度，电子密度与吸收光谱。　　计算结果发现，La、Gd、N分别单掺杂ZnO都在ZnO的禁带区域产生杂质能级，La、Gd掺杂产生的杂质能级位于禁带中间区域，N掺杂产生的杂质能级位于价带顶且与价带发生简并。态密度分析表明：施主与受主能级分别由 La、Gd的4f态和N的2p态贡献。随La、Gd掺杂浓度的提高，施主能级向深能级方向移动，同时ZnO禁带宽度略微变窄。随N掺杂浓度的提高，受主能级变化不明显，但禁带宽度变窄。La-N、Gd-N共掺杂时，产生两部分杂质能级，分别由La、Gd的4f态和N的2p态贡献。与单掺杂情况比较，受主能级与价带简并化更明显，施主能级略微向浅能级移动，但仍处于禁带中间区域，浅移化趋势不明显。共掺杂浓度的提高使得施主能级向深能级移动，禁带宽度进一步变窄。　　结果表明：La、Gd、N分别单掺杂以及La-N、Gd-N共掺杂ZnO都使得吸收光谱发生红移，其中共掺杂的红移效果最好。通过形成能计算发现，共掺杂需要更多的能量，但掺杂体系形成后总能量低于单掺杂体系总能量，即结构相对稳定。对电子结构的分析发现共掺杂时，La-N、Gd-N间的吸引力使得La–Zn、Gd-Zn与N-O间的排斥力都减小，从而两部分杂质能级相对于单掺杂的情况都向浅能级转化，亦即载流子寿命提高。另一方面施主与受主能级分别成为电子和空穴的捕获阱，使得电子空穴更不易复合而进一步提高了载流子寿命。这种 La-N、Gd-N共掺杂的协同效应使得ZnO的光催化性能增强。然而掺杂浓度的提高，虽然能使吸收光谱红移更强，却使得杂质能级向深能级方向移动，根据半导体理论，深能级是有效的复合中心，这不利于载流子向表面的传递，降低了载流子寿命。综上所述，La-N、Gd-N共掺杂制备的ZnO光催化剂优于La、Gd、N单掺杂制备的ZnO光催化剂。然而，用La-N、Gd-N共掺杂 ZnO制备光催化材料时，还需掺杂适量的浓度，做到电子寿命与红移效应二者兼顾。由于稀土 La、Gd特殊的电子结构，使得其4f态电子受到外层电子的屏蔽作用，减弱了4f态电子与其它态电子的交互杂化作用，因此 La-N、Gd-N共掺杂时施主能级因协同效应产生的浅移化趋势不明显。