能源危机和环境污染是当今人类社会面临的两大共同难题。如何开发、寻找新型可再生能源及有效的环境污染治理方式成为世界各国广泛关注的重大问题。作为一种新兴的太阳能利用理念，光催化技术在解决能源危机和环境污染方面具有潜在的应用。光催化基本原理是通过半导体光吸收产生具有极强还原性和氧化性的电子和空穴，光生电子和空穴发生一系列的氧化-还原反应，从而将光能转化为高密度的化学能、电能，同时还可以降解环境中的污染物。光催化技术的核心是光催化剂。然而由于目前普遍使用的TiO2等光催化剂对太阳光利用率不高、量子效率低等缺点，极大地制约了光催化技术向商业化和实业化方向发展。因此，开发新型高效稳定的光催化材料成为当前乃至未来相当长一段时期内光催化研究中的关键问题。　　在过去30多年研究中，科研工作者已经报道了大量的新型半导体光催化材料。然而，从基础研究的角度，由于缺乏系统的结构-性能理论预测指导，新型光催化材料的开发仍然处于半尝试阶段。针对目前半导体光催化领域存在的这些问题，我们在光催化剂的结构和性能关系方面开展工作，首先制备出不同结构的光催化材料，通过一系列的物理、化学表征分析，揭示主导半导体材料光催化性能的关键结构因素，为未来开发新型、高效实用的光催化材料提供可能的经验和理论指导。本论文主要开展了以下几方面工作。　　(1)晶体结构因素通过溶剂热和水热法成功合成了不同晶相结构的CdWO4（单斜相、四方相）和BiPO4（六角相、低温单斜相、高温单斜相）纳米颗粒，通过紫外光下液相降解甲基橙溶液和气相降解苯的实验评价了它们的光催化活性，继而从晶体结构方面讨论了光催化活性差异的原因。　　(2)表面结构因素在溶剂热合成过程中通过调节介质的酸碱性成功合成了一系列具有不同表面结构（非整比）ZnWO4纳米颗粒，在光催化降解MO溶液中显示出了不同的光催化活性。研究表明纳米材料表面无序层的存在制约了光催化剂表面光生载流子的分离与传输，对光催化性能具有不利的影响。 ZnWO4纳米颗粒表面无序层通过高温烧结去除之后，光催化活性得到了大大改善。　　(3)化学组成因素采用高温固相反应通过改变反应物原料ZnO和Ta2O5的化学计量比，成功合成出了一系列不同化学组成的钽酸锌（ZnxTa2O5+x）化合物;这些钽酸锌化合物显示出了不同的光催化活性。其紫外光下降解MO的顺序为:L-ZnTa2O6＞H-ZnTa2O6＞Zn3Ta2O8。这是由于其结构组成中基本单元TaO6多面体不同的排列方式和畸变程度引起的。　　(4)形貌因素形貌也是影响光催化剂的因素之一，特别是空心球结构的光催化剂有利于光生载流子的分离与传输。我们采用混合溶剂热法首次合成了空心结构的SbPO4微米球，考察了溶剂热合成过程中，溶剂的组成、反应时间和溶液的pH值对产物物相形成的影响。通过XRD和SEM对产物形成过程中晶相和形貌的表征分析，发现SbPO4是通过原位自牺牲模板方法形成的。进一步研究了SbPO4材料的光谱、介电性质、和光催化性质。　　在过去的几十年里，光催化已经吸引了大量的研究兴趣。研究者开发出了各种各样的新型光催化材料。但是，在结构预测的指导下开发新的有效的光触媒仍然是一个挑战。因此，揭示半导体材料的结构和光催化性能之间的内在联系具有重要的研究意义。