半导体光催化技术在开发可再生能源和治理环境污染两方面具有巨大的应用潜力。光催化材料的太阳能转换效率主要取决于光生载流子的产生、分离、传输和转移行为。由于光生电子-空穴对在从体内传输到表面的过程中迁移率受到限制、且很容易发生复合,导致量子转换效率很难达到实际应用的要求。近年来,极化电场工程已被证明是一种能够有效提高量子效率的改性手段。不同类型的极化效应（如宏观极化、压电极化、铁电极化和表面极化）都能够产生促进光生电子-空穴对分离和传输的内建电场。随着极化效应在光催化技术中的应用日益深入,极化效应的产生、调控和耦合等内在机制的深入探索已成为需要突破的关键技术环节。为此,本文选取两种层状化合物PbFCl型BiOXO3（X=Br,I）和铜铁矿型AgFeO2作为研究对象,系统地研究了宏观极化、表面极化和自旋极化效应的产生、调控和耦合机制,以及增强光催化性能的作用机理。主要研究内容和结果如下:（1）通过探究四种层状化合物BiOX和BiOXO3（X=Br,I）光催化材料中不同类型内建电场的作用机制,证实了通过调节产生表面极化和宏观极化效应的微观结构单元及其组成,可以控制它们的强度和方向。在BiOBrO3中宏观极化产生了最大的内建电场,成为抑制光生电子-空穴对复合的关键因素。但是BiOXO3中表面极化和宏观极化的方向相互垂直,在两者之间的耦合具有消极的抵消作用,使得BiOIO3的光催化性能低于对应的只有表面极化效应的BiOI的光催化性能。因此,不同类型极化效应之间相互耦合时,极化效应产生的内建电场方向的一致性是提升光催化性能的决定性因素。（2）利用水热联合共沉淀法制备了不同晶相铜铁矿型AgFeO2样品,它们除了显著不同的磁致自旋有序分布之外,其他基本物理化学性质都非常相似。3R相AgFeO2样品中磁致自旋有序分布最为明显,并表现出最优的光催化性能。在外部磁场作用下,3R相AgFeO2的光电化学性能得到了进一步增强。不同晶相和电子态（从2H相到3R相、从反铁磁态到铁磁态的转变）铜铁矿型AgFeO2的自旋极化效应差异和可调控性来源于Fe原子自旋电子态的空间排列不同。（3）氧缺陷的引入使中心对称的3R相AgFeO2转变为非中心对称的AgFeO2+δ,从而表现出宏观极化效应。所制备的AgFeO2+δ（δ=0.87）样品在宏观极化内建电场的作用下,表现出最优的光催化性能。在外电场作用下,光电流密度的最大涨幅程度暗示着宏观极化效应的进一步调控对光催化性能的增强作用。施加外磁场后,宏观极化和自旋极化之间的相互耦合表现出积极的促进作用,能够显著地增强铜铁矿AgFeO2的光催化性能。（4）通过调控水热反应条件制备了一系列不同厚度和宽度的AgFeO2纳米片。结果表明（001）晶面是铜铁矿型AgFeO2的极性表面。对于相同厚度的纳米片,（001）晶面的暴露面积越大,AgFeO2的光催化性能越强;而对于相同暴露面积的纳米片,AgFeO2纳米片的厚度越小,光催化性能越强。表面微观结构和性质的表征证明上述现象是由AgFeO2的表面极化效应引起的。进一步通过退火引入间隙氧、并且在外部磁场和电场的共同作用下,含氧缺陷的AgFeO2纳米片的光催化性能得到了显著的增强,说明在AgFeO2纳米片中表面极化、宏观极化和自旋极化之间的耦合作用能够相互促进。本论文通过对两种层状化合物PbFCl型BiOXO3（X=Br,I）和铜铁矿型AgFeO2中的极化效应进行系统地研究,发现通过对层状化合物的微观结构和组分进行合理的设计、调控、改性,能够获得不同类型的极化内建电场。这些极化效应能够相互耦合,在外部电场和磁场的作用下显著地促进光生电子-空穴对的分离和传输、提高量子转换效率,从而增强光催化性能。上述研究发现将为极化效应在高效光催化材料的设计、合成和应用中提供新的研究思路和研究案例。