可持续的光催化技术以其直接利用太阳光、常温下高效降解有机污染物和无二次污染等优异的性能成为理想的环境污染治理新技术。但是,普遍使用的二氧化钛（Ti O₂）光催化剂尽管具有强氧化能力、无毒和价格低廉等特点,但却存在太阳能利用率低和光生载流子再复合速度快的缺点。因此,探寻Ti O₂替代型光催化剂并研究其太阳光或可见光光催化降解有机污染物的性能吸引了本领域研究者的广泛关注。卤氧铋（Bi OX,X=Cl、Br和I）系光催化剂因其独特的层状结构和自建电场而具有较高的光生载流子分离效率,是理想的Ti O₂替代型光催化剂候选者。其中,BiOCl具有最强的光催化氧化有机污染物的能力,但它是宽带隙半导体,可见光光催化降解有机物污染物的效率很低。本篇硕士学位论文围绕提高BiOCl可见光光催化降解有机物污染物效率开展工作,通过过渡金属元素Co掺杂和形貌调控成功制备出了Co掺杂BiOCl二维（2D）纳米片（Co-BiOCl NSs）和三维（3D）球形微米花（Co-BiOCl MFs）,并对其形貌、结构与组成、光吸收性质和光电化学性质进行了详细表征。然后,以无光敏化效应的新兴酚类污染物如对硝基苯酚（PNP）、对乙酰氨基酚（APAP）和对羟基苯甲酸甲酯（MPB）为目标污染物评价了Co-BiOCl NSs和Co-BiOCl MFs的可见光光催化活性和循环使用性能,揭示了Co掺杂和形貌对BiOCl光催化活性的影响规律,并研究了Co掺杂BiOCl可见光光催化降解水中酚类污染物的反应机理,推测了降解路径。具体研究内容概括如下。1. 以Bi（NO₃）₃·5H₂O为铋源、氯代1-十六烷基-3-甲基咪唑([C₁₆Mim]Cl)为氯源,在水和乙二醇混合溶剂中及不加任何添加剂的条件下,采用水热合成方法,一步制备出了高质量的Co掺杂BiOCl二维（2D）纳米片（Co-BiOCl NSs）,其中,Co:Bi摩尔比为1:146。Co-BiOCl NSs的平均粒子尺寸约为（100-150 nm）′（100-150 nm）,厚度约为20 nm,BET比表面积为11.5 m²g^-1,呈四方晶相,主要暴露晶面为（001）晶面,Co元素在BiOCl主晶格中呈表面或浅层掺杂。Co-BiOCl NSs的本征吸收位于200-360 nm,在可见光区有一定的弱吸收。通过在可见光（400 nm<λ<680 nm）照射下光催化降解水中APAP和MPB实验,研究了Co-BiOCl NSs的光催化性能,发现Co的掺杂明显提高了BiOCl降解目标污染物的光催化活性。此外,在光催化降解APAP的4次循环实验中,Co-BiOCl NSs的催化活性基本保持不变,具有较高的循环使用性能,归因于Co与BiOCl之间存在化学作用,Co牢固地键合在BiOCl的表面和浅层晶格中。2. 以Bi（NO₃）₃·5H₂O为铋源、[C₁₆Mim]Cl为氯源、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为结构导向剂,在乙二醇溶剂中,采用溶剂热合成方法,一步制备出了一系列单分散的Co掺杂BiOCl三维（3D）球形微米花（Co-BiOCl MFs）,其中,Co:Bi摩尔比分别为1:225、1:187和1:135。Co-BiOCl MFs的粒子尺寸在800-1000 nm之间,BET比表面积在57.8-61.5 m²g^-1之间,呈四方晶相,主要暴露晶面为（110）晶面。在Co-BiOCl MFs中,Co元素在BiOCl主晶格中呈表面或浅层掺杂。Co-BiOCl MFs的本征吸收位于200-390 nm,在可见光区有一定的弱吸收,吸收强度较2D Co-BiOCl NSs高。通过在可见光照射下光催化降解水中PNP、APAP和MPB实验,研究了Co-BiOCl MFs的光催化性能,发现Co的掺杂明显提高了BiOCl降解目标污染物的光催化活性,而且,Co的掺杂量对Co-BiOCl MFs的可见光光催化活性有一定影响。在Co掺杂量相近的情况下,3D Co-BiOCl MFs具有明显高于2D Co-BiOCl NSs的可见光光催化降解酚类污染物的活性。对于活性最高的Co-BiOCl MFs催化剂（Co:Bi摩尔比1:187）,其可见光光催化降解水中APAP的反应速率常数分别是BiOCl NSs、Co-BiOCl NSs和BiOCl MFs的4.72、2.20和1.97倍;对于水中MPB的可见光光催化降解,其反应速率常数分别是BiOCl NSs、Co-BiOCl NSs和BiOCl MFs的3.35、2.69和2.06倍。Co-BiOCl MFs还具有较高的光催化稳定性和循环使用性能,4次循环使用后可基本保持活性不损失,归因于Co与BiOCl之间存在化学作用。3. 通过光电化学实验和自由基及空穴捕获实验并结合晶相结构对Co-BiOCl NSs和Co-BiOCl MFs优异的可见光光催化活性进行了解释。研究表明,Co元素在BiOCl主体晶格的表面或浅层晶格中掺杂,在不改变BiOCl能带结构的情况下又产生了一个掺杂能级,从而改变了光生电子的跃迁方式,使BiOCl能被可见光激发并产生更多的光生载流子参与目标反应,这是提高BiOCl光催化性能的主要因素。此外,催化剂的形貌、孔隙率性质和暴露晶面对其活性具有重要影响。Co-BiOCl MFs的3D球形微米花结构使其具有较2D Co-BiOCl NSs更大的比表面积、更高的可见光利用率和适宜的暴露晶面,因而呈现较Co-BiOCl NSs更高的可见光光催化降解酚类污染物的活性。最后,通过分析Co-BiOCl MFs可见光光催化降解水中APAP和MPB过程中产生的中间产物,提出了APAP和MPB的降解路径。