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光催化技术在治理环境和解决能源危机方面表现出了独特的潜在应用价值,特别是在降解乃至矿化有机污染物方面极具吸引力。然而光催化技术的应用受制于光催化剂的低效率。因此,提高光催化材料光催化效率是该技术应用的关键。现有的改性技术主要是离子掺杂,贵金属的沉积和与其他半导体形成复合物。而这些方法中都引入了外来元素,这也会带来一些其他问题(例如体系的稳定性)。为了避免外来元素掺杂带来的负面影响,我们选取了自身具有优良可见光光催化性能的Bi2WO6和Bi2MoO6,采用金属元素的自掺杂对其改性,以提高它们的可见光光催化性能,为今后设计新型高效的光催化剂提供了新思路。首先,我们研究了Bi自掺杂对Bi2WO6的改性。通过密度泛函理论计算,我们发现自掺杂Bi原子取代W原子后Bi2+xWO6价带的能级增多,这理论上有利于电子的激发；同时,Bi原子取代W原子后,Bi2+xWO6中电荷的重新分配,进而导致内电场的变化,从而增强电子空穴对的分离和传导并提高其可见光光催化活性。接下来,我们采用水热法通过调节反应物硝酸铋和钨酸钠的比例合成了一系列不同铋／钨原子比的Bi2+xWO6(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)。可见光光催化降解五氯酚钠的结果表明Bi自掺杂可以有效地提高Bi2WO6的光催化活性。而光电流和阻抗测试结果证明Bi自掺杂有利于Bi2+xWO6的光生电子迁移。因此,我们认为Bi自掺杂能提高Bi2+xW06光生电子迁移速率,进而加速光生电子-空穴对分离,光生电子迁移到表面后很容易和分子氧或者其它物种反应,给钨酸铋留下更多光生空穴,从而增强其降解五氯酚钠效果。接着,我们研究了Bi2MoO6光催化剂的自掺杂。虽然Bi2MoO6与Bi2WO6结构极相似,但电子排布不同,因而Bi自掺杂时会表现出不同的结果。我们采用水热法合成了Bi自掺杂的Bi2+xMoO6。 DRS测试表明Bi自掺杂能拓宽Bi2MoO6的可见光吸收范围。而莫特-肖特基测试及可见光下降解NBT的实验证明铋自掺杂能使Bi2MoO6的导带上移,产生更多的超氧负离子参与降解反应。因此,我们认为Bi自掺杂在拓宽Bi2+xMoO6可见光响应范围的同时,还能引起Bi2+xMoO6的价带导带上移,产生更多具有极强还原能力的超氧负离子,从而增强其降解罗丹明B的效果。