在众多的光催化剂中,钛酸铋(Bi₄Ti₃O₁₂)作为一种典型的Aurivillius化合物,由于其独特的晶体结构(交替的（Bi₂O₂）²⁺与(Bi₂Ti₃O₁₀)^2-层)和电子结构（Bi 6s和O 2p中的杂化带隙）,受到人们的广泛关注。然而,单纯的Bi₄Ti₃O₁₂作为光催化剂与二氧化钛一样也有两个主要缺点,极大地限制了其光催化活性及实际应用,即相对有限的可见光吸收能力和很高的电子-空穴复合率。本论文以钛酸铋系半导体为核心,制备了三种改性钛酸铋基光催化材料,并通过多种分析测试手段对所制备的复合材料进行了表征分析,考察了其光催化性能,并进一步探讨其光催化活性增强的机理。主要结果如下:1.通过控制原料中的Bi和Ti的摩尔比,成功制得结晶性很好的纯Bi₄Ti₃O₁₂,Bi₂Ti₂O₇,以及Bi₄Ti₃O₁₂/Bi₂Ti₂O₇纳米晶复合光催化剂。Bi₄Ti₃O₁₂/Bi₂Ti₂O₇复合材料具有较小的晶体尺寸和增强的可见光的吸收能力。此外,由于Bi₄Ti₃O₁₂与Bi₂Ti₂O₇之间匹配的能级结构,复合材料的光生载流子复合率得到有效降低。因此,复合材料对盐酸四环素（TC）表现出更好的光催化降解活性和及矿化性能。活性物种捕获实验以及ESR测试结果表明,超氧自由基和空穴对光降解TC起到了主要作用,并以此提出了可能的光催化机理。2.通过熔盐-水热法制备了一系列的Bi₄Ti₃O₁₂/BiOCl复合材料。通过加热一定比例的氧化铋、二氧化钛、氯化钠和氯化钾,得到具有{001}暴露晶面的Bi₄Ti₃O₁₂纳米片,并以此作为构建异质结系统的理想平台。通过水热法,BiOCl纳米片垂直生长在Bi₄Ti₃O₁₂纳米片的{001}晶面上,形成花状网络。这种特殊的分级结构不仅可以提供丰富的反应位点,而且还可以增强表面区域捕获光线的能力。充足的物理接触和相配的能带结构确保光生电荷的有效分离。光降解CIP实验表明了其增强的光催化性能。同时还研究了溶液pH值和污染物初始浓度对其活性的影响。并根据HPLC-MS结果,提出了光催化降解CIP的可能途径。同时也考察了光催化反应过程中的活性物质,并以此提出了可能的光催化机理。3.通过简单的原位离子交换法成功构建了Bi₄Ti₃O₁₂/I-BiOCl 2D/2D异质结系统。这种2D/2D的接触界面可以提供充分的物理接触,以便于提高载流子传输效率。而Bi₄Ti₃O₁₂和I-BiOCl之间匹配的能级结构,能够高效分离这些光生载流子。I^-的掺杂增了Bi₄Ti₃O₁₂/I-BiOCl复合材料的可见光吸收能力,降低了Bi₄Ti₃O₁₂纳米片的电子-空穴复合率。光降解污染物和光催化制氢实验结果表明,Bi₄Ti₃O₁₂/I-BiOCl 2D/2D复合材料比Bi₄Ti₃O₁₂具有更好的光催化效率,这归功于其显著提高的可见光吸收能力和大幅度减少的光生载流子的复合率。同时,基于活性物种捕获实验和ESR分析,提出了其光催化机理。