氧化锌（ZnO）具有激子束缚能高,光敏性强,无毒且成本低等优点,被认为是一种极具前景的光催化抗菌材料。然而,宽带隙ZnO对可见光的响应值较低,极大地限制了运用范围。本文采用共沉淀法在无定型纳米二氧化硅（Si O₂）表面负载Sc/ZnO,通过实验表征和密度泛函理论（DFT）对材料的结构进行分析。获得的创新研究成果如下:本文对细乳液中的正硅酸四乙酯（TEOS）水解反应进行实验研究,建立了水解缩合过程的单体聚合模型。研究表明理论模型与实验结果相吻合。依据上述模型调控反应,使Si O₂表面羟基（-OH）数量与理论值相接近。同时发现了单体聚合模型水解反应极快,硅酸（Si（OH）₄）之间的缩合速率较为缓慢。随着TEOS浓度的增加,Si（OH）₄之间的缩合速率加快,而H₂O、NH₃·H₂O和温度变量则对水解过程影响较为明显。采用共沉淀法制备了稀土钪（Sc）掺杂的ZnO样品,借助XRD和TEM等手段研究了掺杂工艺对结构和物理性能影响。结果表明:Sc掺杂拓展了纳米ZnO向可见光方向的响应范围。以金黄色葡萄球菌（S.aureus）和大肠杆菌（E.coli）抗菌性能最佳为指标,探究不同制备条件对抗菌性能地影响。结果表明:掺Sc提高了ZnO的抗菌活性,对S.aureus的杀菌率由81.6%上升至99.99%,对E.coli的杀菌率由88.4%提升至99.99%。基于密度泛函理论（DFT）的量子化学计算研究了杂化材料具备的高效光催化性能机制。计算结果表明:Sc进入ZnO晶格有效地诱导空穴-电子对的分离,同时延长了光电子在材料表面的停留时间分布。含氧空位（Vo）结构的杂化材料促进了光电子的快速转移过程。该技术的研究成果进一步揭示了复合型材料对不同菌种催化转化的强化作用,为新型“蜂窝陶瓷”在空气净化系统的设计和含有机污染物废气废液处理提供了新的思路。