本论文采用水热法制备了Bi4Ti3O12、Bi12TiO20、Bi2Ti2O7三种不同Ti/Bi比例的钛酸铋系列单相多晶材料,并选取了稀土金属离子中无毒的Gd3+对其进行掺杂的研究。通过粉末X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis)、扫描电子显微镜(SEM)和可见光光催化降解有机物的实验等测试手段对这些复合氧化物的合成、结构及光催化性能进行了较为系统的探讨和研究。采用水热法在不同的反应时间下合成了三种不同Ti/Bi比例的(Bi4Ti3O12、 Bi12TiO20、Bi2Ti2O7)钛酸铋粉体。不同反应时间下合成的Bi4Ti3O12、Bi12TiO20、 Bi2Ti2O7的粒径、晶相结构、光催化活性不同。水热合成法制备的Bi4Ti3O12、 Bi12TiO20、Bi2Ti2O7分别在反应时间为16h、12h、24h下有较高的可见光光催化活性,180℃水热温度下反应24h制备的Bi12TiO20光催化活性最高,在120min内对罗丹明B的降解率达到100%。稀土金属离子Gd3+掺杂的Bi4Ti3O12、Bi12TiO20、Bi2Ti2O7三种不同Ti/Bi比例的钛酸铋复合材料。在实验中,Gd3+掺杂量为0.5%的Bi4Ti3O12和Bi12TiO20复合材料的可见光(λ>400nm)催化活性明显提高。Gd3+能够进入到Bi4Ti3O12和Bi12TiO20晶格中,改变钛酸铋的能级结构,形成了新的掺杂能级。适量Gd3+的掺杂的复合材料的光催化性能优于纯Bi4Ti3O12、Bi2Ti2O7和Bi12TiO20粉体材料。