随着社会不断发展,工业的不断进步,化工废物尤其是含苯环类、含氮类有机物、硫化物、多环类污染日益严重,已经逐渐渗透到工业、农业、民用等诸多领域,严重危害人类的健康。尤其在环保意识逐渐增强,构建可持续发展、生态文明建设的今天,利用太阳光清洁能源作为驱动力的光催化剂,能有效降解有机污染物,改善环境,将解决人类面临的能源和环境问题,因此,越来越受到人们广泛关注和青睐。TiO2材料成本低廉、无二次污染、具有极强氧化能力、优良的着色力、还原能力、耐化学腐蚀性以及稳定性、良好的介电性质和光催化降解有毒污染物等特性,吸引了众多科研工作者的关注,有巨大的潜力和广泛的应用前景。随着纳米技术的发展,纳米材料的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观体积效应等特殊性质的发现,TiO2纳米材料的应用领域还在不断扩大。但是,宽能隙TiO2半导体材料,光响应范围较窄,尤其不能有效利用可见光,同时其量子效率偏低,这都阻碍了TiO2进一步发展。因此,提高TiO2的量子效率和扩展其光响应范围,尤其在可见光下利用太阳清洁能源,成为亟待解决的瓶颈问题。本论文针对瓶颈问题,做了如下主要工作：1.首先通过控制电纺丝前驱物溶液的成分、电纺丝过程中的参数以及纺丝纤维热处理过程成功制备出具有纳米线和纳米管结构的TiO2。电纺丝法制备的TiO2纳米线表面光滑并有较大的长径比；TiO2纳米管分布均匀,管壁是由TiO2纳米颗粒组成,具有明显的多孔结构。分别在紫外光下研究了它们光催化分解有机染料罗丹明B (RhB)的效率。结果表明TiO2纳米线和多孔TiO2纳米管均表现出较好的光催化性能。实验结果显示多孔TiO2纳米管光催化性能要优于TiO2纳米线,这源于TiO2纳米管的多孔结构与锐钛矿相和金红石相形成异质结后内建电场对电子空穴对的分离作用。2.首先利用电纺丝法制备得纯的TiO2纳米线,其次利用不同的退火温度产生不同晶相的TiO2,再用浸渍法对制备的TiO纳米线掺入V2O5,在不影响TiO2晶相的温度下进行二次退火使之形成异质结,最后测试其光催化性。在可见光下,TiO2与V2O5形成的异质结材料对其光催化效率有很大提高；不同晶相的Ti02对TiO2/V2O5异质结光催化效率影响不大。3.通过研究核壳结构的V2O5@TiO2异质结的制备,并探索各种实验条件,如表面活性剂、前驱物的含量比例、pH值等对样品结构形貌的影响。研究在可见光下,具有不同成分形貌的V2O5@TiO2异质结与其光降解有机物RhR特性的影响,初探其机制并发现V：Ti摩尔比是1：5时为最佳比例,RhB在短时间内的分解速率是最高,其光催化性最好。稀土元素掺杂半导体材料具有独特的发光特性、半导体特性,以及其在生物标签、光学器件、照明以及显示方面的广泛应用,而引起研究人员的广泛关注。其中基质材料的宽带隙特点能有效提高稀土的固溶度和其光致发光效率。MoO3作为一种重要的n型透明导电氧化物,具有优异的可逆光色性和较高的光学对比度。它通常有α-MoO3,β-MoO3,h-MoO3三种晶体结构,其中α-MoO3为热稳定相,在气敏、场发射、锂离子电池、光致变色和电致变色器件中都有着良好的应用前景。α-MoO3的带隙较宽,可作为稀土元素的良好基质材料。因此,成为当前纳米材料研究的热点。目前已有大量关于稀土元素掺杂的宽带隙氮化物、氧化物的研究报道,但是,关于稀土元素掺杂MoO3的研究报道,目前仍较缺乏。为此,本论文设计了制备纳米级α-MoO3并进行Er掺杂,研究其发光性,期望MoO3商业应用到稀土基光电器件的良好基质材料中。我们做了如下工作：通过固相合成法成功的制备了正交相结构α-MoO3和Er掺杂浓度为1%、3%、5%纳米材料,研究了MoO3材料的表面形貌,结构和发光特性。未掺杂和Er掺杂浓度为1%、3%、5%的MoO3粉末样品晶粒尺寸分别为51、41、40、44nm。除了普通拉伸、形变、晶格振动三种模式形成的拉曼光谱峰之外,随着掺Er浓度的升高,掺杂后的MoO3,出现了新的Raman位移。室温下观测到了Er3+离子内4f跃迁导致的强烈绿色光致发光现象。根据光致发光激发谱(PLE)光谱,我们提出了一种缺陷参与的从MoO3到Er3+的能量跃迁机制。结果表明MoO3将有希望成为稀土基可见光电器件的基质材料。