半导体光催化技术是一种将太阳能转化为化学能的高级氧化还原技术,可应用于降解有机污染物、CO2还原、生产燃料等,有望同时解决环境污染和能源短缺问题。然而,较低的光催化效率是制约光催化技术发展和应用的瓶颈,如何提高光催化效率成为目前能源研究领域的主要任务。近年来,层状钙钛矿铁电材料在光催化领域的研究引起了广泛关注。Aurivillius层状钙钛矿氧化物的通式为（Bi2O2）2+（An-1BnO3n+1）2-,是由（Bi2O2）2+和n层类钙钛矿结构层组成。这类材料具有铁电性,在居里温度下,材料的自发极化场能有效分离自由载流子;同时,层状钙钛矿氧化物具有良好的可见光光响应能力。本论文选择四层层状钙钛矿SrBi4Ti4O15（SBTO）作为研究对象,采用微结构调控和形成复合材料两种手段,来提高光催化性能。实验充分利用铁电极化对光生载流子的分离作用,应用外电场极化样品来增大材料的电极化,应用外场（声场、热场）抑制静自发极化场的屏蔽作用,进一步提升光生载流子的分离率和光催化效率,研究了其中的物理机理。具体内容分为以下六章:第一章:首先介绍了光催化技术的工作原理及优化方法,描述了铁电材料的基本特性及研究现状,概括了铁电极化及应用外场对光催化性能的影响。其次介绍了层状钙钛矿材料的结构与在光催化领域的研究现状。第二章:介绍了本文中制备样品所用到的化学试剂和方法,以及表征样品微结构、性能用到的仪器设备和分析手段等。第三章:用水热法制备四层层状钙钛矿SBTO纳米粉末样品。探究矿化剂浓度和水热反应时长对样品形貌的影响,确定了制备SBTO的最优工艺条件:NaOH浓度为1.5M,水热时长为36h,并初步研究了 SBTO的光响应活性和光催化性能。第四章:先利用水热法制备单相SBTO纳米粉末,其次用后退火工艺处理调控样品氧空位浓度,制备不同氧空位浓度的样品。实验表明,650℃温度下退火的样品（650-SBTO）光催化效率最高,在35min内对RhB溶液的降解率达100%。引入外加电场对样品进行电极化,发现外电场极化对光催化反应有着积极影响。同时,引入声场抑制自发极化的屏蔽作用,对比不同氧空位浓度样品的光降解、超声降解和超声协同光降解的性能,发现声场协同能有效提升光催化性能,并分析了材料在声场协同下的光催化反应机制。此外实验还探究了SBTO在热场和磁场协同下的光催化降解性能。第五章:采用化学沉淀法将Ag2O负载在SBTO纳米材料上,形成Ag2O/SrBi4Ti4O15（A/SBTO）复合材料。实验表明,15%-A/SBTO的光催化性能最优异。引入声场协同光催化反应,15%-A/SBTO的光催化活性进一步提升,分析讨论了内在的物理机制。实验还拓展了 15%-A/SBTO在灭菌方面的实验,发现样品对鲍曼细菌（AB）具有较强的灭活能力。第六章:总结层状钙钛矿SBTO的光催化性能,并展望今后的工作。