近年来，随着染料工业的发展，大量有毒废水排入江河湖海，给人们的生活带来威胁，因此利用光催化剂降解污水成为人们关注的焦点。作为光催化剂TiO₂具有价格低廉，无毒，催化效率高等优点，因此被广泛用来处理工业染料废水。但是，由于TiO₂带隙较宽，所以只能利用紫外光（<387nm），而太阳光中大部分是红外光和可见光，因此TiO₂对太阳光的利用受到制约。早期的研究中，科研工作者通过各种方法来改变TiO₂的活性，在一定程度上达到了提高光催化活性的目的。后来，将上转光剂Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂和Er³⁺:YAlO₃与TiO₂复合，其中上转光剂能将可见光转换成紫外光从而有效激发TiO₂。这些方法在一定程度上提高了TiO₂的光催化活性，但由于稀土离子的光谱特点，TiO₂能够利用的光谱范围依然较窄。为了弥补这一缺点，本论文通过金属和非金属原子（Yb，B，Ga，N和F）掺杂Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂和Er³⁺:YAlO3来拓宽上转光剂的吸收光谱和发射光谱的范围和强度，以此来提高太阳能的利用率。本研究通过溶胶-凝胶法合成了四种上转光剂Er³⁺:Yb_nY_1-nBaGabAl_1-a-bO₃（0.25<n<0.50，0.25<a<0.50，0.25<b<0.50）， Er³⁺:Yb_nY_1-nN_xF_yAlO_3-x-y（0.25<n<0.50，0.005<x<0.01，0.005<y<0.01）， Er³⁺:Yb_nY_3-nBaGa_bAl_5-a-bO₁₂（0.10<n<0.40，1.25<a<2.5，1.25<b<2.5），Er³⁺:Yb_nY_3-nAl₅N_xF_yO_12-x-y（0.10<n<0.40，0.005<x<0.01，0.005<y<0.01）及其相应的催化剂Er³⁺:Yb_nY_1-nBaGabAl_1-a-bO₃/TiO₂（0.25<n<0.50，0.25<a<0.50，0.25<b<0.50）， Er³⁺:Yb_nY_1-nN_xF_yAlO_3-x-y/TiO₂（0.25<n<0.50，0.005<x<0.01，0.005<y<0.01），Er³⁺:Yb_nY_3-nBaGa_bAl_5-a-bO₁₂/TiO₂（0.10<n<0.40，1.25<a<2.5，1.25<b<2.5）， Er³⁺:Yb_nY_3-nAl₅N_xF_yO_12-x-y/TiO₂（0.10<n<0.40，0.005<x<0.01，0.005<y<0.01）。采用X射线粉末衍射仪（XRD），扫描电镜（SEM）对上转光剂和催化剂进行了表面结构表征，通过UV-vis光谱仪和荧光分光光度计表征了上转光剂的紫外吸收和荧光发射光谱。通过掺杂不同的原子考查了原子掺杂种类和掺杂量对上转光剂发光性能的影响。还考查了不同染料初始浓度，不同催化剂的量对光催化剂降解酸性红B的光催化活性，最后通过降解其他有机染料研究了光催化剂使用的广泛性。