二氧化钛是一种广泛用于光催化的n型半导体材料，但其宽带隙特征决定了工作光谱范围仅限于紫外光区域。太阳光中的紫外光能量只占总能量大约5%，因此使得二氧化钛光催化的应用范围受到很大的限制。近期，熊宇杰教授作为共同通讯作者完成的一项工作（Nanoscale 2013, 5, 3030）表明，上转换荧光材料可以作为二氧化钛光催化剂的基底，利用其频率转换功能将近红外光转化为紫外光，从而可以同时在紫外区和近红外区光激发二氧化钛材料。基于该原理，课题组发展了YF₃:Yb,Tm多级纳米结构的合成方法，并进一步和二氧化钛材料形成复合结构，在紫外和近红外区的较广光谱范围实现了光催化应用。同时YF₃:Yb,Tm材料的多级结构赋予了后续形成的复合结构具有多孔特征，展现出很高的比表面积参数，对于其光催化性质的提高有着重要意义。鉴于荧光材料的频率转换功能可用于各种波谱范围的光子相互转换，该项进展未来将有助于扩宽各类半导体光催化材料的工作光谱范围，真正实现光催化材料的广谱使用。

上转换荧光材料频率转换用于光催化剂的工作原理示意图