随着全球环境问题日益加剧,关于解决环境污染与探索新能源的研究越来越多,而TiO2由于其独特的光电性能而具有广阔的研究和应用前景,但其对太阳光的利用受限于它的吸收边。如何扩展TiO2对光谱的响应范围,以提高其在光催化或光电转换性能引起了广泛的研究兴趣。近年来,研究者们发现以NaYF4:Yb,Tm等上转换发光材料复合TiO2能将光响应范围扩大到近红外区。而NaYF4:Yb,Er上转换发光材料由于其紫外波段的上转换发射峰较弱,限制了其在该领域的应用。以此为出发点,本文采用了通过氮掺杂扩大TiO2吸收边,以及通过Zr4+,Hf4+离子共掺杂提高NaYF4:Yb,Er在紫外区的发射强度两种方法来实现NaYF4:Yb,Er/TiO2复合物对近红外区光的利用。本文的主要内容分为以下三个部分。其一,将改性后的TiO2和上转换发光材料复合。使用尿素与工业化成品P25进行煅烧,制得氮掺杂P25,再与NaYF4:Yb,Er复合。所得样品使用XRD,SEM,上转换发射光谱和紫外可见吸收光谱表征,并在装有420nm滤波片的氙灯照射下进行RhB光催化降解测试,降解结果使用紫外可见光分光光度计表征并绘制降解曲线。我们还采用电化学i-t曲线进一-步分析证实其光电效应,研究其光电转换性能。从表征结果中发现,在不同样品的对照下,NaYF4:Yb,Er&P25(N)复合物的光电转换性能最为优秀。其二,通过Zr4+共掺杂增强NaYF4:Yb,Er的上转换发光性能,并通过TiF4加热水解制得核壳结构NaYF4:Yb,Er,Zr@TiO2。为了探讨微观结构与上转换特性、光电特性的关系,采用XRD,SEM,EDS,上转换发射光谱,紫外可见吸收光谱和电化学i-t曲线进行表征。从表征结果中发现,当Zr4+共掺杂浓度升至6mol%时,通过水热合成的六方NaYF4的各波段发射都得到明显增强。Zr4+的共掺杂可以通过调节NaYF4的晶体微结构,增加稀土离子周围晶体场的不对称性,获得更高的上转换发光强度和更长的荧光寿命。NaYF4:Yb,Er,Zr@TiO2复合物具有良好的核壳结构,而Zr4+的共掺杂能提高该复合物的光电转换有能力。其三,合成Hf4+共掺杂的NaYF4:Yb,Er,并以TiF4为原料水浴加热制得核壳结构NaYF4:Yb,Er,Hf@TiO2。为了探讨微观结构与上转换特性、光电特性的关系,同样采用了 XRD,SEM,EDS,上转换发射光谱,紫外可见吸收光谱和电化学i-t曲线进行表征。从表征结果中发现,当Hf4+共掺杂浓度升至6mol%时,通过水热合成的六方NaYF4的378nm、408nm短波发射带的上转换发射峰强度增加到非共掺杂样品的12倍左右,而Hf4+共掺杂也延长了其荧光寿命。与Zr4+相比,离子半径相近的Hf4+因为具有4f轨道,可以参与稀土离子的能量传递,作为蓄能器促进三光子上转换过程,从而显著提高短波发射强度。因此,HP4+的共掺杂能进一步提高该复合物的光电转换能力。本文探索了离子共掺杂对上转换材料基质结构的影响,以及基质结构与上转换发光性能的关系,并研究了上转换材料与光催化剂复合之后的光电性能,这可能自有助于今后高性能上转换发光材料以及高性能光电转换复合物的设计和合成。