近年来,能源危机和环境污染严重制约了人类的生存和发展,光催化技术由于利用太阳能既能分解水产氢缓解能源危机又能降解污染物净化环境,受到了国内外研究者的广泛关注。铜铁矿CuGaO₂半导体光催化材料,由于其准二维层状结构特征以及响应可见光的潜力,受到了广泛的关注。虽然铜铁矿CuGaO₂材料有众多优点（较高的空穴迁移率,优异的化学稳定性等）以及广泛的应用范围（透明导电氧化物、各类太阳能电池等）,但是研究工作者们在对铜铁矿CuGaO₂材料研究中发现,其带隙以及性能方面有较大的差异。究其原因,主要是目前对铜铁矿CuGaO₂的基本物理化学性质的研究未得到清晰准确的结论。因此,为了更好地发掘铜铁矿CuGaO₂光催化材料在可见光下的光催化潜力,本论文分别通过以下三个部分的内容对其展开研究:（1）通过实验结合理论计算的方式,对纯相铜铁矿CuGaO₂微晶的基本物理化学性质展开深入系统的研究。结果表明使用水热法可以制备出高结晶度的单相3R铜铁矿CuGaO₂微晶。结合实验光学性质表征和密度泛函理论证明了:该材料的间接带隙和直接带隙分别为1.378和2.467eV,可见光区域的光吸收主要来自于电子的间接跃迁;通过电化学、光电化学以及光催化活性测试得出3R铜铁矿CuGaO₂微晶的载流子浓度为1.54×10²¹cm^-3,光电流密度为21μA/cm²,并证明了3R铜铁矿CuGaO₂微晶是可见光驱动下潜在、有前途的光催化剂,这为后续更好地发掘铜铁矿CuGaO₂光催化潜力打下坚实的基础。（2）在内容（1）纯相铜铁矿CuGaO₂微晶制备的基础上进行改性研究。提出了一种在溶剂中加入乙醇,并通过改变乙醇与水的溶剂比来制备不同纵横比CuGaO₂光催化材料的方法;实验结果表明在调控铜铁矿CuGaO₂的晶体生长过程中,乙醇不但起到溶剂的作用,而且还扮演着表面活性剂的作用。随着乙醇与水的比例增加,制备出的铜铁矿CuGaO₂样品在形貌上呈现出纵横比可调的纳米片形貌特征。这归因于铜铁矿CuGaO₂纳米片的薄层设计以及择优生长导致的可调纵横比,电化学、光电化学以及光催化活性测试结果发现:相比CuGaO₂微晶,纵横比最大（纵横比为60）的CuGaO₂纳米片的载流子浓度、光电流密度和光催化降解活性分别提高了3.8倍、2.1倍和2.6倍。（3）在内容（2）中选取光催化性能最优的铜铁矿CuGaO₂纳米片,与锐钛矿型TiO₂形成CuGaO₂/TiO₂异质结构,来进一步增强铜铁矿CuGaO₂的光催化性能。为此本论文通过微观结构表征,证明实验上制备出了高结晶度的纯相CuGaO₂/TiO₂异质结构光催化剂,随后通过光电化学以及光催化性能测试表征发现,CuGaO₂/TiO₂异质结构的构建使得在界面处发生强相互作用,产生内建电场,提高了载流子的分离效率,这使得CuGaO₂/TiO₂异质结构的光电流密度提高了1.24倍,光催化降解活性提高了1.3倍。上述研究结果为进一步开发高效层状结构光催化材料提供了新的研究思路和研究案例。