随着工业的快速发展,污水中存在有机污染的现象越来越严重,并且使用传统的水处理技术已经不能使污水达到可循环利用的标准了。以半导体作为光催化剂,利用太阳光能有效的降解有机污染物,在污染治理方面有很好的应用前景,近年来一些长余辉材料（光照时能吸收和储存激发能,停止激发后能把储存的能量以发光的形式逐渐释放出来的固体发光材料）被用来作为光催化剂,有研究表明具有d10电子结构的元素（Ga,Zn等）展现出较好的光催化性能。本文中我们以具有d10电子结构的含Ga氧化物为研究对象,通过采用掺杂不同类型的离子或表面负载贵金属的方式来控制光生电子和空穴的复合效率,并且从光生电子和空穴的分离与复合的角度分析余辉特性与光催化性能的内在联系。具体的研究内容主要包括以下三个方面:采用高温固相法制备了ZnGa₂O₄,ZnGa₂O₄:Dy³⁺0.02和ZnGa₂O₄:Eu³⁺0.02长余辉发光材料。光催化实验结果显示在ZnGa₂O₄基质中掺杂Eu³⁺会减弱光催化活性而掺杂Dy³⁺会增强光催化活性。经过测试扫描电镜发现Dy³⁺,Eu³⁺的掺杂并没有改变样品的形貌,并且当处在同一基质的情况下时,不会存在其他的干扰因素而导致出现不同的光催化现象,于是我们分析可能是由于Dy³⁺,Eu³⁺离子的分别掺杂使得ZnGa₂O₄基质陷阱能级中俘获的光生载流子数量发生变化。光致发光测量显示与基质比较Eu³⁺掺杂出现了613 nm的红色发射峰,这说明Eu³⁺离子掺杂在基质中作为复合中心,然而Dy³⁺掺杂没有出现新的发光,可能作为陷阱中心存在于基质中。热释光测试证实掺杂Dy³⁺会增加陷阱浓度,而Eu³⁺的掺杂减少陷阱浓度。同时,掺杂Dy³⁺会增强余辉发光性能,而Eu³⁺的掺杂会减弱余辉发光性能。所以,我们认为在ZnGa₂O₄中,在紫外光激发下形成电子空穴对,这些电子空穴对通过Eu³⁺发光中心复合而消失,从而导致光催化性能减弱。在Dy³⁺掺杂的材料中,由于存在多陷阱能级,当紫外光激发产生电子空穴对时,陷阱能级可能陷住其中的电子或空穴导致电子空穴的有效分离,从而增强光催化性能。采用高温固相法制备了ZnGa₂O₄:x Ti（x=0,0.01,0.025,0.05）长余辉发光材料。XRD显示Ti4+离子的掺杂没有改变ZnGa₂O₄的晶体结构,Ti4+离子的掺杂主要取代ZnGa₂O₄中的Ga³⁺离子。随着Ti含量的增加,样品的光致发光强度逐渐减弱,而余辉性能得到了有效的提高,这可以归因于Ti4+离子的掺杂形成了新的陷阱。同时光催化测试表明Ti4+离子的掺杂能够提高光催化活性。Ti4+掺杂产生的新陷阱延长了光生电子与空穴复合的时间,从而增强光催化性能和展示出优异的余辉性能。同时对材料的长余辉性能和光催化性能之间的联系做了讨论。采用光化学还原法合成了Ag/Ga₂O₃,Ag/ZnO纳米结构。样品的XRD表明在紫外光的照射下成功的将Ag+还原成Ag。通过测量样品的X射线光电子能谱和观察扫描电镜图片进一步确认产生了Ag纳米颗粒,并且Ag分别生长在Ga₂O₃和ZnO的表面,形成了金属-半导体异质结。光催化性能测试显示与Ga₂O₃和ZnO相比,Ag/Ga₂O₃和Ag/ZnO都表现出优异的光催化性能,在金属-半导体异质结中,由于电子扩散在接触面形成肖特基势垒或欧姆接触,有利于分离光生电子和空穴,从而提高光催化性能。