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1 纳米材料的研究现状
纳米科学技术是一个多学科的前沿科学领域，其中对纳米材料的结构和性能研究是纳米科学技术的核心之一。
纳米材料是指三文尺寸中至少有一文处于纳米尺寸范围，即1~100nm [7]。纳米材料大致可分为纳米球 (零文)、纳米管(一文)、纳米膜(二文)、纳米块 (三文)等 [8]。纳米材料的理化性质既不同于微观的原子和分子，也不同于宏观的物体，是介于宏观世界与微观世界之间的材料[9]。当物质的尺寸达到纳米量级时，纳米粒子的特殊结构导致它具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等性质，从而使纳米材料具有特殊的性能 [10]。纳米材料在催化剂、润滑剂、建筑材料、陶瓷材料、绝缘材料、发光材料、灭火剂和生物医学等诸多领域得到广泛的应用。因此，纳米材料的制备和性能研究成为近20年来科研领域的热点。
2 光催化的研究现状
在过去的几十年里，光催化技术逐步发展成了一门新兴的环保技术。利用半导体材料在光照下表面受激活化的特性，可以有效地进行光解水、氧化分解有机物和还原重金属离子等反应，还能将有机污染物分解为无机物质，且无二次污染，是一种应用前景广阔的绿色环境治理技术，因此吸引了越来越多研究者的关注[11-15]。
半导体光催化氧化是以能带理论为基础的，n型半导体的能带结构常是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构成，两个能带之间的区域称为禁带。半导体的禁带宽度一般为 0.2~3eV，是一个不连续区域。当一束能量大于等于半导体带隙能的光辐射半导体光催化剂时，处于价带的电子就会被激发，跃迁到导带上，在价带上则形成相应的空穴(h+)，从而在半导体表面产生了具有高度活性的空穴/电子对。光致空穴具有很强的氧化性，甚至可以将吸附在半导体表面上的H2O氧化，生成具有强氧化性的•OH，同时，光生电子会与O2作用生成•O- 2，并进而与H+ 作用生成HO2•，最终生成•OH，实现有机污染物的光照氧化降解的过程[16]。
其中，TiO2由于其光催化活性高，输送成本低，化学和光化学稳定性，无毒，环境友好等特点，成为了研究和应用最为广泛的半导体光催化剂[17,18]。然而，在TiO2的表面上和体相内的光生电子和空穴重组速率太快，导致其量子产率低下，且它的禁带宽度较大 (3.0–3.2 eV)，因而TiO2在可见光下的光催化活性极低，只有在紫外光的照射下才能引发其光催化反应[19-22]。为了更高效的利用太阳光，我们需要制备得到新型的可见光光催化剂，现阶段主要有两种方法来实现这一目的，一是对TiO2进行掺杂和修饰；二是制备全新的非TiO2可见光光催化剂[23-26]。
近几十年来国内外关于光催化剂的研究依旧是以TiO2或改性TiO2为主，然而在其实用化过程中，长期未能有较大的突破，问题的关键在于其催化活性得不到高。近几年，一些研究者着眼于开发新型光催化剂，并取得了重要进展。例如傅希贤[27,28]等对ABO3钙钛矿型光催化材料进行了大量的研究，发现除了钛酸盐外，还有稀土钙钛矿复合氧化物可作为光催化剂。Liu Suwen[29]等使用溶胶-凝胶法制得TiO2/ZrxTiyOz复合光催化剂，通过研究发现，其光催化性能和化学稳定性都比纯的TiO2和P25薄膜高的多。尤其是Yao Weifeng[30,31]等分别提出了Bi12TiO20等材料作为一种新型的光催化剂，通过分解甲基橙来测定其光催化性能，从结果来看，这一新型光催化剂在可见光区具有一定的光催化性能，并且在紫外光区的光催化性能也有了显著的提高。
1.2 钛酸盐的合成方法
1.2.1 沉淀法