ZnO 是目前一种常见的直接宽带隙光催化半导体材料，其晶体结构是 GaN 型的，晶格常数符合 GaN 型的数值，ZnO 的激子束缚能高达 60meV，比室温热 离化能（26meV）高许多，激子复合可以在室温下稳定存在，也可以实现室温或 更高温度下高效的激子受激发射，且激射阈值比较低[12]。纳米氧化锌如同很多 金属氧化物粉末一样，因为粒径与广波相当的原因会产生尺寸效应。由固体能带

理论，我们可以知道半导体的能带与和金属是有差别的，最主要的不同在于半导 体的价带和导带之间还存在着一个禁带[13]。光催化剂的禁带一般都比较大，而 尺寸效应有进一步使得禁带变得更大，相当于增加了光吸收的能力。而且 ZnO 对于紫外光的吸收率高达 90%以上。因此 ZnO 也成为了目前最常用的半导体光 催化剂之一[14]。与 TiO2 相比，二者。都属于 n 型半导体，二者的禁带宽度相似， 为 3。2eV。在波长低于 350 纳米时，两者的性能近似，但是当光波处于 350～400nm 时，二氧化钛的遮蔽效率明显逊色于氧化锌[15]。

ZnO 光催化剂的优点在于光催化性能优良，制备方法简单，价格低廉，利 于回收再利用，无毒无污染，绿色环保。正是由于这些优点促使世界上许多国家 都投入大量的人力物力对其进行深入的研究与开发，所以其具有广阔的未来发展 前景。

1。2 纳米 TiO2-ZnO 复合光催化剂研究现状

1。3 上转换发光材料

1。3。1 上转换材料的研究进展 上转换材料是指拥有上转化发光性能的一类材料[21]。上转换发光又名反斯

托克斯光。根据斯托克斯定律一种材料只能被高能量的光激发，发出低能量的光， 说的简单点就是波长短的能够激发出波长长的光[22]。然而 Johnson 在 1971 年获 得了世界上第一次上转换发光现象[23]，他通过红外泵浦在 77K 下激发 Yb3+—Ho3+ 和 Yb3+—Er3+共掺的 BaY2F8 获得了 Ho3+与 Er3+的上转换输出。由此，人们发现 某些特定的材料会违背斯托克斯定律，完成相反的发光效果，被人们称为反斯托 克斯发光[24]。

上转换材料是拥有上转化发光性能的一类特定的稀土掺杂化合物，上转换材 料主要由两部分组成，反别是基质和掺杂离子（其中稀土离子占大多数）组成， 根据对上转换发光材料的研究[25-27]。专家学者已经证实掺杂离子和基质均能影响 其上转换发光效率[28]。论文网

从发现上转换材料开始，该材料就得到了迅速的发展，到了上世纪 80 年代， 上转换性能的研究已经得到了突破性的进展。1992 年 Hebert 等人于研究了 LiYF4 中 Tm3+离子的红蓝光上转换性能[29]，结果输出的是蓝光，使专家学者对上转化 的过程机理重视。其后 Wang Xiaojun  等将 Pr3+与 CaAl4O7 与 SrAl4O7 结合得 到了上 转换效 率为 10% 上 转换发 光现 象 [30] 。 Deren 等在 2002 年发现了 KYb(WO4)2 中得到 Ho3+离子的上转换发光现象[31]。2008 年吴群等以高温氧化法 制备了 Er3+/Yb3+—ZnO ，并在 488 nm Ar+ 激光器的激发下获得了较强的 409nm 、466nm、450nm 与 379nm 上转换激发[32]。

1。3。2 上转换过程及其机理 上转换发光的机理是发光中心相继吸收两个或多个光子，再经过无辐射弛豫

到达发光能级，由此跃迁到基态发出可见光子[33-36]。要完成上转化发光的必要条 件是发光中心的亚稳态要有较长的能级寿命。而稀土离子能级间的跃迁属于禁戒 的 f-f 跃迁因此有长寿命，符合要求[37-39]。