文 献 综 述

1 课题背景

在经济快速发展的今天，环境污染、能源稀缺及生态破坏已经成为了全人类所关注的问题。化工企业的崛起以及能源的过度开发都是造成环境污染的主要原因。根据瑞士绿十字会的统计，在2013年全球有2亿人的生活环境被有毒物质污染，其中就包含了有机污染物。调查显示，全世界五分之一的癌症是由污染物所致。因此，如何降解污染物中的有机物，成为了世界各国关注的焦点，而光催化技术能够降解大部分有机污染物。

催化(Catalysis)一词最早出现在19世纪30年代[1]。光催化剂吸收了光能后，能使反应物质发生化学变化并能多次与反应物作用，而自身的化学性质和质量反应前后均不发生任何变化[2]。关于光催化的最早报道是在20世纪20年代[3]。我国对半导体光催化的研究于20世纪70年代中期。经过科研者多年的研究，我国在光催化领域取得了不错的成绩。据Thomoson Reuters统计，我国在过去的四十年共发表了11868篇光催化学术论文，约占催化类文章总数的三分之一[4]。

而TiO2作为一种新型多功能材料，以其无毒、光催化活性高、稳定性高、氧化性强、能耗低及可重复利用等优点成为最优良的光催化材料。然而，TiO2的宽禁带特征限制了它的光响应范围，只有能量大于或等于 3.2 eV(锐钛矿 TiO2的带隙宽度)的紫外光子才能引起光催化反应，而自然界中的紫外光区的辐射能仅占太阳光辐射能总量的 5%左右。如何扩展 TiO2光频响应范围是目前该研究领域的一个热点，而利用具有紫外荧光增强性能的红外上转换功能材料与TiO2复合则具有显著的研究优势，也是目前该研究领域的一个热点。因此，发展高效的上转换复合光催化材料在能源利用和环境治理方面都具有广阔的前景。

2 上转换发光材料概述

2.1 上转换发光材料简介

上转换发光又称稀土离子的上转换发光，是指吸收波长较长的激发光而发射出波长较短的光的现象。一般而言，上转换发光材料是指受到光激发时，可以发射比激发波长短的光的材料。Obrien B在上世纪40年代中期发现了上转换现象被，Kastler A等人在20世纪50年代初开始了对稀土离子的上转换发光现象的研究，到了上世纪60年代上转换发光材料的研究得到进一步的发展。Auzal F . E．[5]和Wright J．C．[6]等人对上转换发光材料进行了的研究，提出了产生上转换发光功能的前提是掺杂了稀土离子形成亚稳激发态。后来的时间里，上转换发光材料在各领域得到了快速的发展。总的来说，上转换材料主要应用在夜视系统材料、红外探测器、发光二极管[7-10]和光催化方面。