日益严峻的能源短缺问题和环境污染问题是伴随社会和经济快速发展的两个重大挑战。近年来,半导体光催化技术作为一种有希望在今后同时解决这两个问题的方法受到人们的广泛研究。半导体光催化材料不仅可以利用太阳能分解水产氢,为人们储备能源;也可以利用太阳能降解有机污染物,从而缓解环境污染问题。常见的半导体金属氧化物光催化材料具有物理化学性质稳定、来源丰富的优点,但是它们通常具有较宽的带隙,能利用的太阳光谱范围主要集中在紫外光区,仅占整个太阳光谱能量的一小部分。因此,如何更高效的利用太阳光的能量成为了半导体金属氧化物光催化材料重要的研究方向。BaTiO3作为其中一种热门的金属氧化物半导体光催化材料也有着带隙较宽的缺点,为了改善它的光催化性能,离子掺杂作为减小带隙的一种重要方式不仅可以调控BaTiO3内部的电子结构,也可以调节其光催化反应热力学和动力学需求。本文的第一部分主要探究Mo元素单掺杂对BaTiO3的光催化性能的影响。掺杂前后的粉末颗粒样品通过固相反应法制备,再采用光还原法使0.4%质量分数的Pt颗粒负载在这些样品上。Mo元素单掺杂后的BaTiO3样品相对于纯BaTiO3有更好的可见光下的光吸收能力,也有更好的光催化活性。2%原子比例Mo元素掺杂的BaTiO3样品的光吸收范围相对于纯BaTiO3呈现出整体向可见光波长方向平移的趋势,吸光范围相比于未掺杂样品(400nm)拓宽到了 500nm左右。为了测试掺杂后BaTiO3的光催化性能,我们先通过光还原的方法在纯BaTiO3样品以及Mo元素单掺杂样品上负载了 0.4%质量分数的Pt颗粒,然后在模拟太阳光照射的条件下,测试掺杂前后样品的光解水产氢速率。结果表明,Pt颗粒负载的纯BaTiO3样品的产氢速率为35μmol g-1h-1,而Pt颗粒负载后的2%原子比例Mo掺杂样品产氢速率达到了 63 μmol g-1h-1,有非常明显的性能提升。通过结合理论计算与实验测试,我们分别从理论和实验方面分析了 Mo元素单掺杂BaTiO3光催化性能增强的影响机制,这为我们利用第一性原理计算筛选掺杂元素提供了有效的借鉴。本文的第二部分主要探究Cr和V元素共掺杂对BaTiCb的光催化性能的影响。我们分别制备了纯BaTiO3、Cr元素单掺杂BaTiO3以及Cr和V元素共掺杂BaTiO3样品,所有的样品都由固相反应法制备而成。然后我们用光还原法使Ag颗粒负载在各个掺杂前后BaTiO3样品上,并通过光降解甲基橙有机溶液来测试这些样品的光催化性能。从光吸收能力上来看,相比于纯BaTiO3(400nm),Cr元素单掺杂BaTiO3的光吸收范围拓宽到了 500nm左右,而Cr和V共掺杂后BaTiO3的光吸收范围更是拓宽到了 550nm附近。从光催化性能测试来看,使用0.2g Ag负载后的纯BaTiO3样品在3h的测试后对甲基橙的降解率为16%,使用0.2g单掺杂1%原子比例Cr元素的BaTiO3样品在3h的测试后对甲基橙溶液的降解率提升到了 25%,使用了 0.2g共掺杂1%原子比例Cr元素以及1%原子比例V元素的BaTiO3样品对甲基橙的降解率提升到了 40%。结果表明,Cr和V元素共掺杂的BaTiO3样品有着增强的光吸收能力以及光催化性能。同样的,我们通过结合实验测试与第一性计算,探究了Cr和V共掺杂钛酸钡对其光催化性能的影响机制以及共掺杂元素之间的协同作用。