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半导体光催化技术,因其高效、绿色等优点,在环境净化和清洁能源合成等领域,极具应用前景。但是,常见的光催化剂存在光响应范围窄、光生载流子复合率高和光利用率低等不足,因而限制了其应用。为此,本研究以铋系光催化材料为研究对象,采用离子掺杂、半导体复合等方法分别对铋系光催化剂的微结构进行调控,以增强其光谱响应范围和降低其光生载流子复合率,从而提高其光催化降解污染物的性能。本文的主要研究内容和结论如下:（1）采用水热-超声联合的方法成功地制备了单层BiO2-x。XRD、XPS和Raman分析表明,所获得到样品是含有Bi3+和Bi5+的混合价态BiO2-x。TEM和AFM显示,超声剥离后,BiO2-x的厚度是1.0 nm,大约是1个[O-Bi-O]单元层厚度,由此可知,所获得的BiO2-x纳米片为单层结构。XPS、ESR、TG和正电子湮没测试分析表明,当BiO2-x的厚度减小到1.0 nm时,氧空位浓度也随之增加,而且缺陷类型也由单一的氧缺陷（VO’’’）变为铋氧联合缺陷(VBi-O’’’)。UV-vis-NIR DRS和DFT计算结果显示,和BiO2-x纳米片相比,单层BiO2-x的光吸收边界发生明显红移,而且,单层结构和缺陷转变的共同作用有利于拓宽BiO2-x的光吸收范围和促进其光生载流子的分离。分别以RhB和苯酚为目标污染物,研究了BiO2-x的微结构与其光催化活性之间的内在联系。光催化实验分析表明,单层BiO2-x在紫外、可见和近红外光照下表现出了优于BiO2-x的光催化活性,在五次循环实验后,对RhB的去除仍能达到85%以上。自由基捕获实验分析表明,在紫外或可见光照射下,主要的活性自由基为光生空穴和·O2-,而在近红外光照下,主要的活性物种为光生空穴,可能是因为在紫外或可见光照射下,具有较高能量的光生电子可以越过缺陷捕获态到达导带,与氧气发生反应生成·O2-;而在近红外光照射下,获得较低能量的光生电子仅能被缺陷态捕获无法到达导带。（2）采用水热法,制备了紫外、可见和近红外光响应的Ni掺杂BiO2-x纳米片光催化材料。DFT计算结果表明,Ni掺杂会导致缺陷能级的产生,缩短BiO2-x的能带宽度,有利于增强光吸收性能。PL、电阻抗谱和UV-vis-NIR DRS分析表明,Ni掺杂不仅有利于提升BiO2-x光催化剂的光谱响应范围,还有利于光生载流子的分离。同时,Ni掺杂还有利于BiO2-x对氧气的吸附和活化。ESR光谱和活性自由基捕获实验分析表明,在紫外、可见和近红外光照下,Ni掺杂BiO2-x纳米片均能活化分子氧产生·O2-,尤其是在近红外光照下,Ni掺杂使BiO2-x具有了活化分子氧产生·O2-的能力。当Ni的掺杂量为0.4 mmol时,Ni掺杂BiO2-x纳米片的紫外、可见和近红外光照下的光催化活性明显优于BiO2-x样品,且五次循环后,仍能保持良好的光催化性能和稳定性。（3）通过水热法合成了Bi2O4光催化材料,然后,将其作为前驱体,在光催化降解有机污染物的过程中,通过原位外延的方法合成了系列Bi2O4/Bi2O2CO3复合光催化剂。通过SEM和TEM表征,观察了不同反应时间和不同波长光照下,Bi2O4/Bi2O2CO3异质结的形貌变化,TEM分析表明,Bi2O4的（202<sub>）面和Bi2O2CO3的（110）面构成了两者的连接界面,且沿同一方向延伸。通过XRD、XPS和UV-vis-NIR DRS等表征手段,研究了Bi2O4/Bi2O2CO3复合光催化剂的物相组成、光学性质和能带结构。13C NMR分析表明,Bi2O4/Bi2O2CO3复合物中的C源来源于有机污染物的光催化降解过程。DFT计算结果分析表明,Bi2O4的（202<sub>）面含有大量不饱和配位的Bi原子,可作为外延生长Bi2O2CO3的活性位点。而且,由于Bi2O4和Bi2O2CO3在连接界面上功函数的不同,使得Bi2O4导带上的光生电子可以向Bi2O2CO3导带上聚集,同时保留其价带上的空穴。瞬态荧光寿命和光电化学测试分析表明了,在Bi2O4/Bi2O2CO3复合物中,光生电子和空穴可以得到有效的分离。典型样品Bi2O4/Bi2O2CO3（2 h）复合物显示了优异的光催化降解环丙沙星（CIP）的性能。（4）采用水热法,通过控制NaOH的浓度和反应时间合成了Bi2O4/BiO2-x复合光催化剂。采用多种表征技术研究了Bi2O4/BiO2-x复合光催化剂的物相组成、形貌结构、光学特性和光生电荷行为。在紫外、可见和近红外光照下,Bi2O4/BiO2-x复合光催化剂显示了优于Bi2O4和BiO2-x的光催化降解RhB和CIP的活性。这是由于在光催化的过程中,Bi2O4/BiO2-x复合光催化剂可以产生更多的·O2-(4μmol·L-1)。PL光谱和光电化学测试表明了Bi2O4/BiO2-x复合物具有最强的光响应和最小的阻抗值,说明了Bi2O4/BiO2-x复合物具有更强的光生电子和空穴分离能力。通过DFT计算进一步发现,Bi2O4/BiO2-x异质结的形成有利于光生电荷从BiO2-x向Bi2O4转移,促进了光生电子-空穴对的转移和分离。综上所述,本论文开展的研究工作为新型紫外、可见和近红外光响应的光催化剂的开发、改性及光催化机理研究提供了一定的理论和实际参考。