环境污染和能源危机是人类面临的两个最严峻的问题,半导体光催化剂为解决这两个问题提供了一种清洁且可行的方案。Ti O₂性质稳定、廉价且无毒,是半导体光催化剂的代表。但Ti O₂禁带宽度较大（3.0³.2e V）,需用紫外光才能激发;此外其光生电子-空穴的复合率高,量子效率低。因此,研究新型高能效非Ti O₂型可见光光催化剂是光催化领域的一个重要的发展趋势。Bi₄Ti₃O₁₂禁带宽度较窄,易于吸收可见光,是一种新型可见光光催化剂,但其光生电子-空穴对容易复合,光催化性能仍然需要提高。要进一步提高Bi₄Ti₃O₁₂光催化剂的性能,需要解决两个关键问题:一是如何进一步抑制光生电子和空穴的复合;二是如何进一步拓宽光催化剂吸收边的范围,使其可以充分地吸收利用可见光。针对上述关键问题,本论文做了以下工作:（1）用溶胶凝胶水热法在低温下合成了单晶Cr掺杂Bi₄Ti₃O₁₂纳米片(Bi₄Ti_3-XCr_XO₁₂,x=0⁰.5)。Bi₄Ti_3-XCr_XO₁₂纳米片呈规则矩形,其暴露面为{001}面。随着Cr掺杂量的增加,Bi₄Ti_3-XCr_XO₁₂纳米片的平均长度和厚度都减小,当X=0.4时,平均长度和厚度达到最小,分别为95nm和15nm。Uv-vis测试结果表明相对于煅烧成的Bi₄Ti₃O₁₂而言,Bi₄Ti_3-XCr_XO₁₂纳米片的能间带隙变小,且对可见光的吸收增强。光电流和EIS测试结果表明Cr元素掺杂能有效地抑制Bi₄Ti₃O₁₂纳米片内光生载流子的复合,提高Bi₄Ti_3-XCr_XO₁₂纳米片的光催化性能。其中,Bi₄Ti_2.6Cr_0.4O₁₂光催化剂性能最佳,在240min的可见光照射下,它的产氢率达到了117μmolg-1h-1,是Bi₄Ti₃O₁₂纳米片的2.85倍,并且制氢过程有很好的稳定性和重复性。Bi₄Ti_2.6Cr_0.4O₁₂对MO的降解率达到了0.001003min-1,是Bi₄Ti₃O₁₂纳米片的3倍。相对于煅烧成的Bi₄Ti₃O₁₂而言,Bi₄Ti_3-XCr_XO₁₂纳米片光催化性能得以提高的原因在于:Cr掺杂拓宽了可见光吸收范围;纳米片的小尺寸,以及Cr掺杂和{001}暴露面产生的内电场对光生载流子的复合率的降低作用。（2）用溶胶凝胶水热法合成Gd掺杂Bi₄Ti₃O₁₂(Bi_3.15Gd_0.85Ti₃O₁₂)纳米片,再通过溶液浸渍法在纳米片上成功地负载了纳米Pt颗粒。Uv-vis和PL光谱测试结果表明负载Pt后产生的表面等离子体共振效应能有效地减小Bi_3.15Gd_0.85Ti₃O₁₂的禁带宽度,增强对可见光的吸收;而Pt颗粒与Bi_3.15Gd_0.85Ti₃O₁₂纳米片的界面产生的肖特基势垒能促进光生电子-空穴的分离,从而使Bi_3.15Gd_0.85Ti₃O₁₂可见光催化性能得到较大提高;（3）采用溶胶凝胶水热法合成Nd掺杂Bi₄Ti₃O₁₂纳米片(Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂),再将其在H2/Ar气体下进行热处理,研究了热处理温度和保温时间对样品的光催化性能的影响。结果表明,经过250℃,保温3h热处理后的样品的可见光催化性能最佳。在氢气气氛下热处理后,在Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂纳米片表面有氧空位生成。表面氧空位能提升价带顶,减小Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂的禁带宽度,使其吸收边的红移,并有效地抑制光生电子空穴的复合,从而提高光催化性能。