本文利用稀土离子Er³⁺、Yb³⁺和过渡金属离子Fe³⁺共掺杂,制备出Er³⁺-Yb³⁺-Fe³⁺三掺纳米TiO₂,并探讨了其在可见光下的光催化性能。具体研究内容如下:1.利用溶胶-凝胶法合成了Er³⁺-Yb³⁺-Fe³⁺三掺纳米TiO₂粉末,通过X射线衍射、透射电子显微镜、紫外-可见吸收光谱及488nm上转换光致发光光谱等,对其晶体结构、表面形貌及发光特性进行了表征。2.以1050°С煅烧得到的三掺纳米TiO₂粉末为光催化剂,研究了其在可见光照射下,对大肠杆菌的杀伤效果,考察了杀菌效率与光照时间、菌液初始浓度、pH值、实验温度及催化剂用量之间的关系,并提出了光催化杀菌过程中可能的上转换发光及能量吸收和转移机理。结果表明,室温下,当催化剂浓度为1.0 mg/mL,菌液初始浓度为3×107cfu/ml,菌液pH值为7.4,光源为150W,照射90min后,细菌的杀灭率达到93.8%。此外,还对此纳米TiO₂粉末光催化剂,进行了固化研究,并考察了聚乙烯醇（PVA-1750）和催化剂用量比对杀菌率的影响。3.以载玻片为载体,利用溶胶-凝胶法,在添加高分子化合物聚乙二醇（PEG）的基础上,制备出Er³⁺-Yb³⁺-Fe³⁺三掺纳米TiO₂薄膜,利用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段对薄膜光催化剂的结构和表面形态进行了表征,研究了煅烧温度（400°С和500°С）、PEG加入量、PEG分子量对光催化杀菌作用的影响。发现室温下,当菌液初始浓度为3×104cfu/ml,PEG-2000加入量为2g时,经150W可见光照射90min后,400°С煅烧下制得的三掺纳米TiO₂薄膜催化剂杀菌率最大,可达78.6%。4.控制相同的光催化条件和菌液初始浓度,对悬液体系与固化体系的光催化效果进行了对比研究,结果表明,悬液体系中光催化剂与细菌接触充分,催化位点多,杀菌率远远高于固化体系。但是,光催化剂固化后有利于再次回收和重复利用,具有一定的实际应用价值。