光催化技术可应用于裂解水制氢制氧、有机无机污染物处理、抗菌消毒、净水净气和光催化合成等领域，也是目前为止极具经济潜力的污染治理技术。自1972年起，以TiO2为主流的光催化技术研究已经取得了很多显著进展，但目前仍然存在一些瓶颈，使其规模化应用受到制约。其中，如何改进可见光响应性能以及如何实现高效光催化反应是最突出的两个问题。从这两点出发，结合光催化材料性能-结构的空旷度理论模型，对新型可见光响应型光催化材料的制备和催化性能进行了一些研究。　　 首先，分别采用液相反应和固相反应制备了无定形态和晶态的Sb2S3材料，进行了窄带隙二元硫化物Sb2S3作为可见光响应型光催化剂的一些研究工作。其中，无定形态纳米Sb2S3具有660 nm的吸收边和1.88 eV的带隙，晶态Sb2S3具有800 nm的吸收边和1.55 eV的带隙，它们都表现出了非常好的可见光吸收能力。通过降解甲基橙和亚甲基蓝的染料溶液以及光解水产氢考察了光催化活性，发现上述两种形态的Sb2S3材料均具有良好的可见光催化活性，显著超过了典型的可见光催化剂CdS等。从带隙大小、能带位置和光导性质对其高效可见光催化能力进行了分析，并考察了采用光化学还原法进行金属Ag负载和无定形态粉末退火晶化处理对光催化性能的影响。　　 其次，结合光催化材料的空旷度模型，以Ti、Fe、Cd、Cu、Pb、Sr和Cr等作为掺杂元素，通过高温固相反应，进行了制备室温下稳定的γ-Bi2O3这一新型铋基氧化物光催化材料的研究。研究表明，Ti、Fe等较高价态的元素容易制备掺杂γ-Bi2O3，Cd、Pb在较高比例掺杂下可以得到γ-Bi2O3，但低比例掺杂的Cd、Pb和Cu则得到了同时具有α相与γ相的Bi2O3复合相材料，而Sr和Cr很难制备掺杂α-Bi2O3，上述元素掺杂的Bi2O3材料的可见光吸收能力均得到了加强。结合Ti、Fe元素的实验结果，发现对于掺杂得到的纯相γ-Bi2O3材料，外来元素的掺杂比例越高，材料的光催化活性越低。对此，利用光催化材料的结构空旷度模型，分析得出高掺杂比例造成的空旷度降低是材料光催化性能降低的原因。另外，Cd、Cu和Pb在某些掺杂比例下得到了γ-Bi2O3和α-Bi2O3的复合相，由于原位半导体复合的促进作用，该复合相具有良好的光催化活性，其中Pb/Bi=1/18的Pb掺杂Bi2O3在这些掺杂Bi2O3材料中表现了最佳的光催化活性。