稀土掺杂半导体材料因其在光储存、光电器件、高能辐射探测器、固态激光材料、医疗诊断、平板显示器等方面的应用前景,得到了广泛研究者的关注。为了有效地激发稀土离子和产生强的发光,许多宽带隙半导体材料被选为基质材料,其中包括GaN、Y2O3、TiO2、Gd2O3等等。在这些材料中,TiO2带隙为3.2eV,是一种重要的宽带隙半导体材料,同时纳米TiO2吸收紫外线的能力更强,具有光敏、气敏、压敏等性质和优良的光学性质,如,在汽车工业、防晒化妆品、废水处理、空气净化及环境保护等领域有着广泛的应用。但是,研究学者在对其应用研究中发现,由于其结构关系,要想成为一种好的光电器件,光通信以及光催化材料,TiO2还存在一些缺陷,主要表现在：带隙较宽,太阳能的利用率极低；光生电子-空穴对的复合率较高,导致光催化活性降低；TiO2纳米晶材料的分散性低、发光效率低；在工业化应用过程中存在回收困难等一些不便,为克服材料的这些缺陷,学者们在纳米TiO2中掺入微量的稀土元素来改善和调节材料的性能。采用各种不同的方法可将稀土掺入纳米TiO2基体材料中,使得稀土掺杂的纳米TiO2材料在敏感元件、光催化剂、太阳能电池等方面展示出广阔的应用前景。由此可见,稀土和纳米TiO2材料的结合是个有趣的研究领域。本论文中以纳米TiO2为基质材料,采用溶胶-凝胶法制备Sm3+、Eu3+单掺杂纳米TiO2样品和Sm3+-Eu3+共掺杂纳米TiO2样品。利用X射线衍射(XRD)、Raman、X射线光电子衍射(XPS)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis)、荧光分光光度计等现代分析技术对Sm3+、Eu3+掺杂TiO2纳米晶样品的结构进行表征,用光致发光激发谱(PLE)和光致发射谱(PL)研究Sm3+、Eu3+掺杂TiO2纳米晶材料的发光性质及发光机理。论文在绪论中介绍了纳米TiO2基本性质,稀土发光机理及优点；其次介绍了稀土掺杂纳米TiO2的发展,应用和制备方法,以及目前主要掺杂的几种稀土离子,依据稀土掺杂纳米TiO2的研究现状,指出其存在的科学问题；最后介阐述了本论文研究Sm3+、Eu3+掺杂TiO2纳米样品发光材料的实验内容、目的和意义。第二章实验部分中,主要介绍了实验研究的目的和实验研究方法,实验研究方法包括：实验所用的药品种类和纯度、样品制备方法、论文涉及到的表征方法等。第三章中采用溶胶-凝胶法制得了TiO2:Sm3+纳米晶,所制得样品在350nm的激发下,均出现了580nm、613nm、666nm和730nnm四组发射峰,其分别对应于Sm3+离子的4G5/2→6H5/2、4G5/2→6H7/2、4G5/2→6H9/2、4G5/2→6H111/2的能级跃迁,而且613nm (4G5/2→6H7/2)跃迁的发光强度最强。在550℃热处理下,样品的最佳摩尔掺杂浓度为1.0mol%。同时探讨了TiO2样品相变对其发光性质的影响。锐钛矿相向金红石转变对样品的发光有显著的影响,随金红石的增加,其发光减弱。这是由于Sm掺杂后,其缺陷能级在两种相中的位置不同引起的。第四章中采用溶胶-凝胶法制备了Eu3+离子掺杂的TiO2纳米晶,并研究了材料的发光性质和发光机理。TiO2:Eu3+纳米晶样品能产生很强的红色发光。Eu3+离子在TiO2纳米晶体中主要位于非对称中心,其发光强度随着Eu3+离子的掺杂浓度的升高是先增大后减弱的趋势,掺杂浓度达到1mol%时样品的发光强度最强,而高于1mol%时发光的强度减弱。随后又研究了热处理温度对TiO2:Eu3+纳米晶样品发光的影响,650℃为最佳热处理温度。第五章在前两章的实验基础上,用溶胶-凝胶法制备了Sm3+-Eu3+离子选掺的TiO2纳米晶,通过分析固定Eu3+浓度,变化Sm3+浓度得到TiO2:Sm3+, Eu3+的激发光谱及发射光谱,我们系统的研究了Sm3+向Eu3+能量传递过程,并得到了最佳掺杂组分比是TiO2:1%Eu3+,0.8%Sm3+。第六章在前面的研究分析中总结了本论文实验的研究结果、存在的问题以及今后的研究方向。