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BiFeO3具有生物惰性、强氧化能力、无毒和无光腐蚀等特点，在可见光下对难降解有机物具有良好降解能力，将它用于环境污染物的处理成为近年来国内外研究的热点之一。 BiFeO3是少数室温下同时具有铁电性和铁磁性的材料之一，室温下呈反铁磁有序和铁电有序。由于在BiFeO3薄膜中可检测到很大的剩余极化强度，BiFeO3成为无铅铁电材料的重要候选材料之一而受到广泛的关注。
碳纳米管（英文Carbon Nanotube，缩写CNT）是碳的一种同素异形体，1991年1月由日本筑波NEC实验室的物理学家饭岛澄男使用高分辨透射电子显微镜从电弧法生产的碳纤文中发现的。它是一种管状的碳分子，管子的半径方向非常细，只有纳米尺度，几万根碳纳米管并起来也只有一根头发丝宽，碳纳米管的名称也因此而来。理论预言，碳纳米管具有超常的强度、热导率、磁阻，且性质会随结构的变化而变化，可由绝缘体转变为半导体、由半导体变为金属。正因为具有碳纳米管良好的导电性，所以本实验将它作为模拟植物光合系统的电子传递链。
水绵是一种常见的绿藻，含有大量氮、磷的废污水进入水体后，可引起水体中水绵绿藻的大量繁殖，出现水华现象。近几十年来，随着人类活动的加剧，水体富营养化已成为中国面临的重大问题之一。就目前解决水华的方法主要有机械处理和化学方法，但是这些方法存在着费用高、有毒副残留等问题。因此探索新的安全、无污染、方便、快捷解决水体富营养化的方法具有重要意义，本研究采用凝胶-溶胶法制备高效光催化剂BiFeO3，并进一步制成模拟植物光合系统的BiFeO3/AgI/CNTs复合体，研究其对水绵生长的影响，以期为水体富营养化的控制提供新的途径。
光催化技术是在20世纪70年代诞生的基础纳米技术，其典型的天然光催化剂就是我们常见的叶绿素，在植物光合作用中能够促进空气中的水和二氧化碳合成氧气和碳水化合物。纳米光催化剂技术是一种纳米仿生技术，主要用于环境净化，病虫害防治，自清洁材料，先进新能源，癌症医疗，高效率抗菌等多个前沿领域。
在早期的光催化研究中，Bi 元素主要作为金属离子对二氧化钛进行掺杂改性；后来发现许多Bi基化合物同样都具有光催化性能，如氧化铋、卤氧化铋、铋酸盐、钨酸铋、钼酸铋以及其他一些比较复杂的Bi基化合物。其中最有代表性的是铁酸铋系列化合物，它们因具有较高的光催化活性和稳定性，近年来越来越受到人们关注[10]。最近的研究发现，溶胶凝—胶法制备的BiFeO3不仅具有光催化性能，而且还具有一定的磁性，是一种可通过磁铁等对其进行回收利用的绿色高效光催化剂[11]。因此，是一种具有广阔发展前景的光催化剂。
光催化剂在特定波长（388nm）的光照射下，会产生类似植物中叶绿素光合作用的一系列能量转化过程，把光能转化为化学能而赋予光催化剂表面很强的氧化还原能力，可氧化分解各种有机化合物和矿化部分无机物，并具有抗菌的作用。目前已有各种类型的光催化剂，其中，铋系半导体材料因其在可见光辐照下对难降解有机物具有良好的催化作用而成为新型光催化剂的热点之一。最近的研究发现，一系列含铋的含氧酸盐均具有良好的光催化性能，其中具有层状结构的卤氧化铋及钙钛矿、软铋矿结构的铁铋复合氧化物研究的较为广泛。BiFeO3具有简单的钙钛矿结构，其应用主要集中在光催化方面，在污水处理、环境净化、病虫害防治以及光解水制氢等方面也具有广阔的应用前景 [14，15]。
目前的研究显示，铋系光催化剂具有良好的催化性能，特别是在可见光范围内有明显的吸收，这也是它们共同的特点与优势。