染料废水化学成分复杂、色度高、难生化降解,对水环境和人类健康造成严重威胁。因此,寻找一种经济、高效的染料废水处理技术,成为人们亟待解决的问题。可见光催化技术具有能耗低、催化反应速度快、无毒、无选择性以及对反应物催化降解完全等特点,近年来受到国内外研究者的广泛关注。溴氧化铋(BiOBr)是一种新型半导体催化剂,具有开放式晶体结构和间接跃迁模式,有利于光生电子和空穴的分离,是一种十分具有应用前景的可见光催化剂。BiOBr的制备方法较多,其中水热法因其简单、可控合成等特性被广泛研究。目前,水热法多以有机化合物为原料,且催化活性不够理想。因此,探究一种简单原料制备的高活性BiOBr催化剂是一个重要课题。此外,单一的BiOBr催化剂存在光生载流子复合效率高的问题,通过半导体复合改性技术促进光生载流子的分离,提高光催化性能,对于推动其应用具有重要意义。本文利用Bi(NO3)3·5H2O、NaBr和稀HN03等无机原料水热制备出高活性的BiOBr催化剂,并与另一种已报道的有机原料制备的BiOBr催化剂进行对比,完成催化剂的优选。以罗丹明B为目标污染物,考察了催化剂的可见光催化活性,研究了催化剂的稳定性,探讨光催化反应过程中的活性物种及机理。此外,采用半导体复合改性技术,制备不同质量比的C3N4/BiOBr和BiOI/BiOBr复合催化剂,研究了复合催化剂的光催化性能,并对其光催化机理进行探究。主要研究结论如下：1、BiOBr光催化剂的制备及性能研究。利用Bi(NO3)3·5H2O、NaBr和稀HN03等无机原料水热制备了BiOBr催化剂。罗丹明B降解实验结果表明,制备出的BiOBr催化活性远高于对照组,反应速率提高170%。这主要归因于其独特的花状片层结构、较小的颗粒尺寸和较大的比表面积。BiOBr催化剂在重复使用多次后,仍保持较高的催化活性。自由基捕获实验和电子自旋共振(ESR)测定结果表明,BiOBr催化降解罗丹明B反应过程中的主要活性物种是h+和·02.。2、C3N4/BiOBr复合光催化剂的制备及性能研究。光致发光光谱(PL)和瞬态光电流测试结果表明,C3N4/BiOBr的荧光发射峰强度比BiOBr弱,光电流比BiOBr大,说明其光生载流子复合率较低。罗丹明B降解实验结果表明,15wt%C3N4/BiOBr光催化活性最优,与BiOBr相比,反应速率提高180%,降解时间缩短60%。因此,C3N4对BiOBr的复合改性,能有效降低BiOBr光生载流子复合率,显著提高其光催化活性。这归因于：C3N4和BiOBr之间形成异质结,电子从C3N4的导带(-1.12eV)迁移至BiOBr的导带(0.31eV),空穴从BiOBr的价带(3.06eV)迁移至C3N4(1.59eV)的价带,有效地抑制电子和空穴的复合。3、BiOI/BiOBr复合光催化剂的制备及性能研究。光致发光光谱(PL)和瞬态光电流测试结果表明,BiOI/BiOBr的荧光发射峰强度比BiOBr弱,光电流比BiOBr大,说明其光生载流子复合率较低。罗丹明B降解实验结果表明,8wt%BiOI/BiOBr光催化活性最优,与BiOBr相比,反应速率提高91%,降解时间缩短53%。因此,BiOI对BiOBr的复合改性,能有效降低BiOBr光生载流子复合率,显著提高其光催化活性。这归因于：BiOI和BiOBr之间形成异质结,在可见光条件下(λ=420nm), BiOI和BiOBr均被激发,其价带上的电子跃迁到更高的导带位置。随后电子从BiOI的导带(-0.64eV)迁移至BiOBr的导带(0.11eV),空穴从BiOBr的价带(3.06eV)迁移至BiOI的价带(2.31eV),有效地抑制电子和空穴的复合。