光催化技术是一种无二次污染、经济成本低、降解效率高的污水治理技术,是解决目前人类所面临的能源枯竭与环境污染问题的有效策略之一,也是最具研究价值与广泛应用前景的技术之一。在众多的光催化剂中,三氧化钼（MoO3）形貌可控、结构特殊,是一种非常有应用潜力的光催化材料。然而,较大的禁带宽度和较低的光生载流子分离效率等特性阻碍了其在光催化降解有机废水中的应用。本文采用阳极氧化法制备得到了正交相三氧化钼薄膜光催化剂,并通过引入氧空位、构建异质结等方法提高三氧化钼薄膜的光催化性能。通过XRD、SEM、XPS、UV-vis等多种表征手段对所制备薄膜的晶体类型、组成成分、表面形貌、表面元素价态、光响应能力以及光催化活性等进行了分析及评价。此外,以制备的MoO3薄膜为关键核心材料,设计了压电光催化废水处理系统,并通过降解RhB染料检测了薄膜的压电光催化性能。主要内容如下:第一、以钼箔为基底采用阳极氧化法及后续退火处理制备了具有良好光催化性能的α-MoO3光催化薄膜。随着退火温度的升高,其对MB溶液的光催化降解性能由10%提升至64%。通过低温溶液还原法成功引入了氧空位。还原处理使价带位置正向移动,提高了薄膜的氧化能力,并且减小了禁带宽度。其中,薄膜的最佳性能是还原前的近3.54倍,并且光生空穴和羟基自由基在光催化降解染料过程中起主要作用。第二、采用薄膜润湿诱导爬升法成功在MoO3薄膜表面上成功复合了石墨烯薄膜。石墨烯耦合增加了薄膜的价带最大值,也就是活性自由基的氧化能力,提高了电荷分离效率。当爬升的石墨烯混合溶液为0.2ml时,复合薄膜的光催化性能提升最大,是未复合薄膜的2.6倍。第三、采用电化学沉积法以MoO3薄膜为基底制备了MoS2/MoO3和g-C3N4/MoO3复合薄膜,成功构建了Z-scheme异质结,实现了光生电子-空穴对在空间上的分离。通过控制沉积时间来控制MoS2和g-C3N4的掺杂量。与g-C3N4复合的最佳性能是未复合的3.11倍,与MoS2复合的最佳光催化性能是未复合的2.74倍,并且g-C3N4/MoO3复合薄膜的光催化性能略强于MoS2/MoO3薄膜。第四、选用所制备样品中性能最优的g-C3N4/MoO3薄膜作为压电光催化废水处理系统的光催化材料。在压电效应与光催化降解的共同作用下将薄膜的光催化降解性能从10%提升至90%,反应速率常数k为8.14×10-3,是溶液不流动时的16.42倍。