近年来,全球水资源污染现象越来越严重,而水资源与人们的日常工作和生活息息相关。造成水体污染的途径多种多样,其中染料废水以其色度高,可生物降解性差等特点难以处理。因此,研究一种高效、稳定和节能地处理处置染料废水的方法,成为环境污染治理领域的热点。光催化技术是在高级氧化技术的基础上发展起来的一种新兴废水处理方法,对一些特殊污染物的处理效果比其他处理技术更佳。而且具有污染物降解彻底、无二次污染、反应条件温和及成本低廉等优点。光催化技术的主要原理是:吸收了一定能量光的半导体材料,其电子受到激发,从价带跃迁到导带,分别在价带和导带上产生空穴和电子。空穴和电子拥有良好的氧化还原能力,能够将污染物降解为二氧化碳和水等小分子。目前研究最广泛的半导体光催化材料是二氧化钛,但二氧化钛的禁带宽度较大,对可见光的吸收利用能力较低,同时具有回收困难等缺点,严重制约了二氧化钛在光催化领域的应用。因此,对二氧化钛进行结构改性或者设计合成新型的光催化剂成为研究热点。铋基化合物具有禁带宽度适中及特殊的层状结构特点,受到研究人员的广泛关注,其中最具代表性的是溴氧化铋化合物。溴氧化铋的结构为四方晶型,具有独特的电子结构和良好的光催化性能,在光催化降解有毒有机污染物方面具有很大的潜在应用价值。但溴氧化铋电子-空穴对复合率较高,其光催化活性受到很大限制。为解决上述问题,人们将溴氧化铋与其它具有合适价带结构的半导体材料进行复合,提高电子寿命,降低光生载流子的复合率,从而大大提高其光催化效果。本文设计合成了能带匹配的溴氧化铋-氮化碳复合材料,对其结构进行分析表征,进而研究材料的光催化性能和机理。本研究首先以三聚氰胺为前驱体,通过煅烧硝酸改性的三聚氰胺得到多孔氮化碳,样品的扫描电镜和透射电镜证明材料表面布满狭长的孔隙,红外光谱和X射线衍射分析证实材料的部分结构被破坏,该多孔氮化碳的比表面积明显增大,为三聚氰胺直接煅烧所得材料比表面积的2倍。该材料可有效光催化降解去除溶液中的染料罗丹明B,其表观动力学速率常数为三聚氰胺直接煅烧所得材料的6.2倍。活性基团捕捉实验和电子自旋共振测试证明光催化过程中超氧自由基起主要作用。同样,以三聚氰胺为前驱体,本文合成了另一种改性氮化碳,即直接煅烧三聚氰胺得到体相氮化碳,体相氮化碳经再次煅烧得到最终产物。通过X射线衍射、傅里叶红外变换光谱分析等表征手段确认该材料为氮化碳,比表面积大大增加。原子力显微镜显示该氮化碳有4个原子层厚度,即片层氮化碳。片层氮化碳可高效降解溶液中的罗丹明B分子。基于实验结果,本研究选择片层氮化碳进行下一步复合材料的制备研究。通过化学沉积沉淀法一步合成片层氮化碳-溴氧化铋的复合材料。面扫描元素分析证明各种元素在溴氧化铋复合材料中均匀分布。溴氧化铋复合材料的比表面积相对纯溴氧化铋明显增加,且随着片层氮化碳加入量的增加,其比表面积越来越大。X射线衍射、傅里叶红外变换光谱、扫描电镜和透射电镜等分析证明两种材料在复合过程中各自结构没有遭到破坏,且在两相交界面处形成了明显的异质结构。该材料在可见光条件下可高效降解罗丹明B和2,4-二氯苯酚。其中,光催化降解能力最强的样品的罗丹明B降解速率分别是纯溴氧化铋和片层氮化碳的2.7和6.8倍,2,4-二氯苯酚反应速率分别为纯溴氧化铋和片层氮化碳的7.5和2.5倍。活性基团捕捉实验证明,空穴和超氧自由基在光催化降解罗丹明B的过程中起主要作用,而羟基自由基和超氧自由基在光催化降解2,4-二氯苯酚过程中起主要作用。根据实验结果和组分能带结构,对复合材料的光催化机理进行了初步推测。