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光催化材料能有效地利用太阳光，实现能量转换和环境治理的目的，受到科学和工业界的广泛关注。对于目前商业化的TiO2光催化剂来说，由于其具有较宽的能带带隙，仅能响应太阳光中不足5%的紫外光部分能量，使其广泛应用受到限制。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，通过结构优化、能带结构、电子态密度、掺杂改性、力学性质以及晶格动力学等计算研究BaBiO3、CaBiO2Cl和KBiO3三种潜在的光催化剂材料的结构与物性，取得以下主要成果：通过BaBiO3和Ba2BiTaO6体系能带结构和电子态密度计算，从原子层面理解了两个体系电学和力学性质的差异起源。电子结构计算表明，BaBiO3价带顶主要是由O-2p和Bi(II)-6s轨道电子组成，导带底主要是由Bi(I)-6s和O-2p轨道电子组成，而Ba2BiTaO6中没有+5价Bi的贡献。分别以+3价Bi(II)和+5价Bi(I)为中心的BiO6八面体通过毗邻的O原子相连而形成了电子传输通道，产生Bi电子歧化现象，导致能带带隙被低估。通过改变Ta替换Bi的原子比，阻断了不同价态Bi离子间电荷的传输，实现BaBiO3带隙调制。体系弹性性质的计算表明，Ba2BiTaO6的弹性常数Cij比BaBiO3高20~50%，但Ta的引入使得Ba2BiTaO6的力学各向异性更显著。压力-焓计算表明，随着压力升至4.46GPa时，CaBiO2Cl的基态单斜P21/m相将失稳转变为空间群为Cmcm的正交结构。P21/m相随着压力的增加，带隙始终减小，这能大幅度拓宽CaBiO2Cl的可见光响应范围，为改善改体系的光催化性能指出了一条有效途径。进一步的声子计算表明，常压下P21/m与Cmcm相都存在动力学失稳，但随着压力持续升至20GPa时，Cmcm结构将趋于动力学稳定。另外，Ag掺杂能在CaBiO2Cl体系原有禁带内形成中间能带，适当的控制掺杂量的多少可以很好地调节掺杂体系能隙的大小，改善体系的光催化活性。采用Sb、Ag单一掺杂或共掺杂手段研究了掺杂效应对KBiO3光催化材料带隙的调控作用。电子结构计算表明，由O-2p态组成的价带顶和由Bi-6s和O-2p共同作用的导带底对KBiO3光催化性能起到关键性的作用。Sb和Ag单掺杂分别具有增大或减小该体系带隙的作用，而Ag和Sb共掺杂不仅能够双向调节带隙，实现能带结构的最优化设计，而且同时满足可见光的高效吸收和光生电子空穴的有效分离，极大程度地提高KBiO3的可见光催化能力。