本文采用溶胶-凝胶法合成了稀土离子掺杂纳米TiO₂晶体,系统研究了其借助于稀土离子的上转换特性的光催化杀菌作用,具体研究内容如下:1.合成了Er3+（10%）-Yb3+（10%）掺杂纳米TiO₂晶体,通过XRD、紫外可见吸收光谱、上转换发射光谱分析,考察了在焙烧温度950℃,1000℃和1050℃时的晶相结构、晶粒大小、吸收光谱和上转换发射光谱的特性,探讨了在980nm泵浦激光激发下对致病性嗜水气单胞菌的光催化杀菌作用。结果表明,焙烧温度对晶相结构的影响不明显,所得的纳米TiO₂晶体晶相结构以锐钛矿和少量烧绿石Er2Yb2Ti2O7微晶为主,这说明稀土离子掺杂对TiO₂相结构转变的抑制作用大于焙烧温度对TiO₂相结构的影响。随着焙烧温度的提高,样品的紫外可见吸收特性并未与焙烧温度呈规律性变化,仅就950℃与1000℃样品而言,前者吸收情况要高于后者。在可见光范围的上转换荧光强度随着焙烧温度从950℃至1050℃是增强的,其中1000℃焙烧样品发光强度最大。950℃和1000℃焙烧的双掺纳米TiO₂在980nm激光激发下对嗜水气单胞菌具有明显的杀伤作用,且光照60min时,细菌存活率分别达到78%和47%,说明双掺体系的杀菌能力与其上转换光谱是一致的,荧光强的样品其杀菌作用较大。2.合成了Er3+（10%）-Yb3+（10%）-Fe3+（0.2%）掺杂纳米TiO₂晶体,在950℃,1000℃和1050℃温度范围内,晶相结构由Anatase结构逐渐转变为以Rutile为主,并混有少量的烧绿石结构,说明Fe3+的掺杂促进了金红石相的生成。随焙烧温度升高,紫外吸收强度依次增加,1050℃时达到最大。稀土离子掺杂样品均出现与Er3+Yb3+离子相关的吸收峰,特别是973nm处,而且掺Fe3+后有所提高。随焙烧温度升高,上转换发光逐渐减弱,在1050℃焙烧时几乎完全消失。说明样品的上转换荧光强度不但与样品的晶化程度有关,还与掺杂离子有关,Fe3+在TiO₂晶格中会导致荧光淬灭。1050℃焙烧得到的Er³⁺-Yb³⁺-Fe³⁺纳米TiO₂,在光照60min时达到最低的细菌存活率35%,说明三掺体系的杀菌能力与上转换光谱也是一致的,淬灭最严重的杀菌能力最强。3.通过双掺纳米TiO₂和三掺纳米TiO₂的对比分析,可以看到二者的光催化杀菌机理不完全相同,前者与上转换发光强度有关;后者与荧光淬灭有关,即稀土离子的上转换光催化特性最终与TiO₂的晶相结构及晶格畸变程度有关。总之,我们通过上转换升频作用实现了用近红外光代替紫外激发光,将光催化的激发光范围扩展到了近红外光;同时,在TiO₂的金红石相中实现了光催化作用。以上两点是我们研究工作的创新点,这些工作对拓展纳米TiO₂的应用领域,特别是将近红外光用于光催化杀菌及光动力学治疗（PDT）具有特别的意义。