在环境严重污染和能源紧张的今天,如何有效治理环境、缓解能源危机,实现可持续发展已成为重要的研究课题。光催化材料与技术能够利用自然界取之不尽的太阳能,在温和条件下进行污染物降解和能量转化,为解决能源环境问题提供了新的途径。然而,传统的以TiO₂为代表的紫外光响应光催化材料因对太阳光能量利用不足（<5%）使其发展受到了限制。因此,可见光响应光催化材料成为研究的热点。本文以钒酸铋（BiVO₄）这种典型的可见光响应窄带隙半导体为研究对象。针对BiVO₄存在的光生载流子迁移速率低、易于复合的缺点,采用g-C₃N₄纳米颗粒对BiVO₄进行改性,构筑BiVO₄/g-C₃N₄ Z型纳米异质结。利用低维材料及其在纳米尺度上的复合实现光生载流子的高效迁移与分离,并赋予复合材料更强的氧化还原能力,从而提高复合材料的光催化活性。主要研究内容和结论如下:（1）采用原位生长法,控制BiVO₄在g-C₃N₄纳米颗粒的间隙中进行生长,并通过煅烧进一步增强两相之间的结合,制备出g-C₃N₄/BiVO₄复合光催化材料。结果表明:该复合光催化材料由较小的g-C₃N₄纳米颗粒负载于较大的BiVO₄纳米颗粒表面,形成了纳米尺度异质结,促进了光生载流子的有效分离,其反应的活性基团为·OH和h⁺,显示出良好的可见光光催化活性,其对罗丹明B（20mg/L水溶液）降解的一级反应速率常数k最高可达0.242h^-1,为单一BiVO₄纳米颗粒(0.109h^-1)的2.2倍。（2）研究了十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）用量、H₂O用量及水热反应条件对BiVO₄结构形貌及性能变化的影响规律。结果表明:CTAB是BiVO₄纳米片形成的关键,可细化BiVO₄纳米片尺寸;H₂O的加入则可以促进BiVO₄块体材料的剥离,通过与CTAB作用协同,获得细小、均一的BiVO₄纳米片;而水热反应条件则影响BiVO₄纳米片晶型,较低的水热温度有利于获得单一单斜相BiVO₄。在优化的制备条件下,所制备BiVO₄纳米片尺寸较小、均匀性好,其对罗丹明B（10mg/L水溶液）降解的一级反应速率常数k可达0.545h^-1,是BiVO₄块体的4.3倍。（3）以BiVO₄纳米片为载体,利用g-C₃N₄纳米颗粒和BiVO₄纳米片的静电自组装作用,制备了g-C₃N₄纳米颗粒负载于BiVO₄纳米片表面的复合光催化材料（BVS/CNN）,并开展复合材料的结构-性能关系研究。结果表明:g-C₃N₄纳米颗粒均匀负载于BiVO₄纳米片表面,形成了表面分散型异质结。自由基捕获实验表明复合材料的光催化反应过程中主要活性物质是·OH和O^2-,结合半导体氧化还原电位活性分析可知,所形成的异质结为Z型异质结。一方面表面分散的复合结构增加了g-C₃N₄和BiVO₄形成的异质结面积,促进了光生电子、空穴的更为高效的迁移与分离;另一方面Z型异质结提高了复合半导体的氧化还原电位,增强了光催化氧化还原能力,随着g-C₃N₄负载量的增加,BVS/CNN的光催化活性呈现出先增加后减少的趋势,其对罗丹明B（20mg/L水溶液）的一级反应速率常数k最高可达2.326 h^-1,分别是单一g-C₃N₄纳米颗粒和单一BiVO₄纳米片反应速率常数的16.38倍和12.44倍。