本文通过溶胶—凝胶—溶剂热法，有效地将Er3+离子发光中心体相掺杂到锐钛矿TiO2纳米晶格中，观察到了稀土离子在半导体纳米晶中的高效强发光。在10K高分辨的荧光光谱实验中，我们在紫外可见及近红外区域分别观测到了Er3+的特征发光。通过对Er3+的激发谱，发射谱及荧光寿命的一系列分析，可知这些尖锐谱线均来自于Er3+的同一晶格位置。另外，在这种晶体场环境下的Er3+离子的能级也从实验上得到很好的指认，共得到了45个晶体场能级。根据激发谱及发射谱所得到的Er3+的能级，我们进行了系统的晶体场拟合分析，采用了14个自由变化的物理参数，其中包括9个晶体场参数和5个自由离子参数。在C2v的对称性条件下，能级拟合的均方根偏差为25.1 cm-1。根据带隙激发的Er3+离子荧光光谱，提出了TiO2纳米晶到Er3+离子的能量传递机理。TiO2纳米晶与Er3+离子之间存在着较强的能量传递，这主要是由于蓝移后的TiO2纳米带隙和Er3+离子的2G7/2能级比较匹配。带隙激发出的Er3+的紫外可见及近红外发射光谱充分证实了这一能量传递。采用976nm的激光激发，观测并分析了Er3+离子的近红外及上转换发光。此外，我们还检测了Er3+离子的4S3/2和4I13/2的荧光寿命。4S3/2的荧光衰减曲线呈现单指数特征，证实了Er3+离子的发光来自于相同的晶体场环境的结论。4I13/2的荧光衰减曲线由于TiO2纳米晶缺陷的猝灭作用而偏离单指数，根据Inokuti-Hirayama模型，成功地拟合出了4I13/2的本征寿命(1.56 ms)。关于Er3+∶TiO2纳米发光材料的光电子学性能的深入研究，特别是基质到Er3+离子的能量传递，对Er3+∶TiO2纳米发光材料的应用(如荧光生物标记和电致发光)有着重要的意义。类似的合成和分析方法也可以应用到其它稀土离子掺杂的半导体纳米材料。