上转换材料/TiO2复合膜的制备及其光催化性能的研究(3)
1.1 上转换过程三种机理
1.2.3上转换材料的制备方法
（1）高温固相法
高温固相法是合成上转换发光材料的一种传统方法，简单常用，并且目前仍然是合成上转换材料的主要方法之一。将作为基质和发光中心的高纯度原料按照一定的比例混合后放入坩埚，高温下烧结得到上转换发光材料。高温固相法优点是操作简便，工艺成熟，微晶的晶体质量优良，表面缺陷少，材料发光性能好。而这种方法的缺点是需要较高温度，而且材料容易被氧化，得到的样品往往大小不均，难以达到纳米级。高温固相法目前主要应用于制备稀土离子掺杂的氧化物玻璃和磷酸盐玻璃等[17-19]。
（2）溶胶—凝胶法（Sol-Gel）
溶胶—凝胶法是一种应用最广的湿化学合成法。其通常将金属醇盐和无机盐水解和缩聚形成溶胶，再干燥，煅烧除去有机物，得到所需的无机物材料。这种方法工艺简单，化学均匀性好，材料的发光性能比起高温固相法有了进一步的提高。但其也有制备周期长，原料成本高的缺点。溶胶—凝胶法适用性极广，可分为水溶液溶胶-凝胶法和醇盐溶胶-凝胶法两种，后者则更为常见[20-21]。
（3）共沉淀法
共沉淀法是一种简单的湿化学法，又叫做“化学沉积法”。它以水溶性的物质为原料，加入沉淀剂，通过液相反应，生成难溶物质前驱从溶液中沉淀出来。经过洗涤、过滤、煅烧而制得上转换发光材料。相比于传统的高温固相反应，共沉淀法的主要优点是操作比较简单，样品杂质少，得到的材料粒度可控，分散性较好。但这种方法在沉淀过程中难以完全沉淀，容易聚集成团，难以均匀沉淀,使其在复杂体系中的应用受限[22-23]。
（4）高温喷雾热解法
在炉内用高温内将金属的盐溶液雾化，使其在瞬间进行热分解、反应、合成和焙烧，得到上转换材料的方法就叫高温喷雾热解法。高温喷雾热解法适于制备球形发光粉材料，所制备的发光粉为规则的小球，尺寸可控[24]。
（5）水热合成法
水热合成法是一种较新的方法。将原料溶于水形成溶液，放入高压釜中，施加高温以形成高压，而由于高压下绝大多数的反应物都能溶于水，故高压釜中的原料会在气相或液相中进行反应。水热反应后再经过抽滤、洗涤、煅烧就可以得到产品。这种方法的优点湿反应条件温和，产品的生成过程较易控制，物相较为均匀；缺点是反应周期较长，发光效率较低[25]。
（6）燃烧法
燃烧法可以看做溶胶-凝胶法和高温固相法的优化。将作为氧化剂的金属硝酸盐和作为燃烧剂和还原剂的有机燃料溶于溶剂，加热。随着水分蒸发，溶胶形成，当达到一定温度后，溶胶发生爆炸性反应，反应过程产生大量的热又使反应加速，反应的迅速避免了产物颗粒的长大，故可得到纳米级材料。这种方法工艺较为简单，但合成的荧光粉发光强度和亮度却不足。
1.3光催化纳米TiO2
光催化技术是一种利用光能降解污染物的新技术。1972年，日本东京大学的Fujishima和Honda 发现在TiO2电极晶体上，光催化水分解产生氢气[26]。这一现象激起了各国科学家对TiO2光催化作用的研究兴趣。此后不久，水中污染物便被证明可以通过光催化降解来实现[27-28]，光催化降解污染物的研究自此广泛展开。
相对于传统度污染处理手段，光催化降解技术具有能以下优点：可以在常温常压下操作，减小了操作的难度；不需要消耗光以外的其他物质，而地球上的太阳光十分充裕，故成本较为低廉，消耗较少；能够使有机物完全分解而不产生二次污染，十分环保；光催化剂廉价、无毒、稳定，适合大规模的应用；光催化可以降解很多难降解的有机物，故适用性也较广。TiO2因为其稳定、耐腐蚀、低廉等优点成为理想的光催化材料，但其效率较低，科研人员主要就提高TiO2光催化效率进行研究。
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