本文以钛酸铋纳米材料和陶瓷材料为研究对象,研究了Bi₁₂TiO2₀、Bi₂Ti₂O₇和Bi₄Ti₃O₁₂纳米粉体的化学合成、表征、光学及光催化性能;分析了纯相和掺杂改性Bi₄Ti₃O₁₂（BIT）陶瓷组成和晶体结构对材料微观形貌、介电、压电和电导性能的影响。本文研究成果如下:发展了用溶液水热法制备Bi₁₂TiO2₀材料的方法,合成了微米球、微米花、纳米棒和纳米线等分级结构晶体。为可控形貌,分析了反应温度、反应时间、pH值和PVA浓度对Bi₁₂TiO2₀形貌和结构的影响,确定了材料可控形貌的反应参数,提出了纳米颗粒—微米花—纳米线—微米球的生长机理,并重点研究了材料的光学和光催化性能。结果展示了纳米线具有最佳的光催化性能。同时,采用无表面活性剂、无模板相助水热法制备了高度分散的微米球,并展示了其良好的光催化性能。用金属有机前驱体法合成了Bi₄Ti₃O₁₂纳米粉,展示了不同热处理试样的荧光和光催化性能。用PBR（Peroxide-Based-Route）—微乳液法相结合的新型化学方法制备了分散性好的Bi₄Ti₃O₁₂纳米粉。基于DSC热分析,应用非平衡晶体化动力学基础知识,计算了纳米粉体晶体化过程的激活能（Ea）和Avrami指数（n）。研究了BIT,Bi₄Ti_3-xW_xO_12+x+0.2wt%Cr₂O₃（BTWC）,Bi₄Ti_3-2xNb_xTa_xO₁2（BTNT）和Bi₄Ti_3-2xNb_xTa_x-ySb_yO₁₂（BTNTS）陶瓷的晶体结构、微观形貌、介电、压电和电导性能。对BIT陶瓷,优化了其合成工艺,确定了最佳的工艺参数,测试了其压电系数d₃₃=8pC/N。对BTWC陶瓷,确定了其晶格参数;发现高掺杂量时第二相的存在;随掺杂量的增加,其室温介电常数和介电损耗也在增加;展示x=0.025试样因最小电导率而获最佳压电系数d₃₃=22pC/N。对BTNT及BTNTS陶瓷,展示其具有八面体结构,Nb/Ta掺杂抑制了晶粒生长而少量Sb/Nb/Ta掺杂并没有很大程度上影响陶瓷晶粒的大小。随掺杂量增加,Nb/Ta改性BIT的居里温度减小至630oC而Sb/Nb/Ta改性的BIT其变化不大。B位掺杂有效控制了氧八面体的变形和氧空位浓度,导致其压电性能的提高,即Bi₄Ti_2.98Nb_0.01Ta_0.01O₁₂及Bi₄Ti_2.98Nb_0.01Ta_0.002Sb_0.008O₁₂获最佳压电系数d₃₃=26pC/N及d₃₃=35pC/N,并保持高的居里温度。用电动模行为分析其弛豫激发和直流电导激发的激活能,判定此陶瓷的导电机理是氧离子电导和弛豫现象相互作用引起的氧离子迁移所导致。对比经典物理模型,判定校正的势累跃迁模型最适合分析此陶瓷的电子运输现象。