利用光催化技术处理污染物,二次污染少,经济效益高,符合当今世界可持续发展的战略目标,有良好的发展前景。研发高效、无毒、成本低的可见光催化剂已成为当前的核心问题。α-Fe2O3为一种窄带隙半导体,有很强的可见光吸收能力,环境友好且成本低,在光催化还原Cr（Ⅵ）、光降解有机污染物、光还原CO2等多个领域都具有应用潜力。然而光生电子与空穴复合率高、导电性差和光催化效率低的缺陷也对α-Fe2O3光催化剂的实际应用有所限制。为了突破这些限制,本文采用形貌控制、掺杂（Nb5+）及与其它半导体（g-C3N4）复合来弥补α-Fe2O3的缺陷,提高光生载流子的分离传输效率,从而提升了 α-Fe2O3光催化还原Cr（Ⅵ）的性能。已完成的内容如下:1.以FeC13、NaAc及乙酰丙酮为原料先合成乙酰丙酮铁作为前驱体,再采用水热法合成α-Fe2O3,且通过改变水热处理的时间和温度实现对α-Fe2O3的形貌和尺寸控制。利用XRD、Raman表明合成的α-Fe2O3皆为纯相。TEM和HRTEM表明在175℃反应2 h合成的α-Fe2O3为棒状,而随着时间的延长以及温度的升高,棒状会逐渐向纳米颗粒转变。将所得样品用于可见光照射下光催化还原Cr（Ⅵ）,实验结果表明,棒状形貌的Fe2O3-175℃/2h具有明显优于其它样品的光催化活性。比表面积、电化学阻抗和光致发光分析结果表明,Fe2O3-175℃/2h具有最大的比表面积、最小的电荷转移电阻和最低的电子-空穴复合率,因而有最大的光催化效率。通过在不同的实验参数条件下进行光催化反应表明:较小的Cr（Ⅵ）初始浓度、较低的溶液pH值以及较高的催化剂用量可以加快光催化反应速率。此外,共存的阴离子和阳离子也会对Cr（Ⅵ）的光催化还原速率产生一定的影响。2.在上一章的基础上,以乙酰丙酮铁和五氯化铌为原料,利用水热法合成了不同比例铌掺杂α-Fe2O3纳米棒,以期通过Nb5+掺杂,增强α-Fe2O3纳米棒对可见光的吸收及对光生电荷载流子的分离和转移性能,从而进一步提高其可见光光催化活性。通过XRD、Raman、TEM、EDX等一系列表征对所有样品进行组成和结构的分析。以波长大于420nm的光为光源,探究了所得样品光催化还原Cr（Ⅵ）的性能,结果表明:在所有样品中,4%Nb-Fe2O3表现出最佳的光催化活性,是纯相α-Fe2O3的2.23倍。对样品的光吸收、荧光、阻抗和肖特基测试结果表明,Nb5+掺杂一方面可以减小α-Fe2O3的带隙,提高α-Fe2O3对可见光的吸收;另一方面可以优化电子的扩散迁移路径,使电子通过掺杂能级向外迁徙,阻碍了电子与空穴的复合,从而更多的光生电荷能够参与光催化反应,有利于样品光催化活性的提升。通过改变溶液pH、Cr（Ⅵ）初始浓度和催化剂用量来探究实验参数对4%Nb-Fe2O3的光催化效率的影响,结果显示:溶液酸性强、Cr（Ⅵ）浓度低以及催化剂投料量高有利于光催化反应速率的提升。3.由于采用水热法合成α-Fe2O3和Nb-Fe2O3不利于大规模工业化生产,且形貌和尺寸调控及Nb5+掺杂仅能有限地提高α-Fe2O3的光催化效率,本章利用g-C3N4复合来更有效地提高α-Fe2O3的光催化效率。将不同质量的氮化碳放入硝酸铁水溶液中,蒸干溶剂,接着在空气中300℃煅烧5 h得到g-C3N4/Fe2O3复合材料。通过XRD、FTIR等多种表征证明了g-C3N4/Fe2O3复合材料的合成。将所得样品应用于可见光光催化还原Cr（Ⅵ）,实验表明g-C3N4/Fe2O3复合材料的光催化活性远远优于α-Fe2O3和g-C3N4,也高于用水热法和液相混合-去溶剂-焙烧法合成的Nb-Fe2O3材料,且当g-C3N4与硝酸铁的比例为2:5时所制得的复合材料g-C3N4/Fe2O3-2有最大的光催化效率。光电化学测试、莫特-肖特基曲线及对样品带隙的测定结果表明α-Fe2O3和g-C3N4复合后形成了Ⅰ型异质结,有效提升了光生电子和空穴的分离和传输效率。此外,还考察了溶液pH、Cr（Ⅵ）初始浓度及催化剂用量对g-C3N4/Fe2O3-2光催化还原Cr（Ⅵ）的影响。最后,通过光催化处理稀释后的镀铬液,显示了 g-C3N4/Fe2O3-2在实际应用中也具有很高的潜力。