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随着当今我国农业现代化进程的日益加深,产生了大量对环境造成危害的难处理农药废水。以半导体光催化高级氧化技术、过硫酸盐（PS）高级氧化技术为主的新型高级氧化技术被尝试用来处理农药废水。然而,半导体光催化高级氧化技术主要依靠半导体光催化材料本身的能带结构特性,产生以·O2-及·OH为主的活性物种来降解污染物。该种处理方式在面对农药等具有稳定复杂结构的有机污染物时,存在降解耗时长且无法完全矿化等缺点。为解决以上问题,可以采取构建表面缺陷来调控催化剂的性能。在多相催化反应过程中,催化剂的表面缺陷氧空位可以提供大量悬挂键用于吸附反应物。同时,氧空位上累积的局域电子可以通过电子反馈,活化被吸附的反应物,从而影响催化反应进程。此外,构建半导体异质结也是一种有效调控催化剂催化活性的常见手段。通过选择相匹配能带结构的半导体材料构建异质结,可以有效调控光生电子-空穴对的分离和转移效率,从而提高其催化性能。通过活化PS产生具有强氧化性·SO4-的过硫酸盐高级氧化技术虽对农药废水具有一定的降解效果。但在反应过程中,PS的活化过程不受控制,大量活性物种未被利用就发生自猝灭,造成了PS的浪费。基于以上内容,通过构建氧空位和异质结来调控半导体光催化材料的性能,并将其与过硫酸盐高级氧化技术相结合,会成为处理农药废水等难降解污染物有效途径。因此,本论文选择Bi OCl、Bi2O3、Bi2S3这一类铋基半导体光催化材料构建氧空位及异质结。旨在添加PS和可见光的反应系统中,研究催化剂的催化性能及反应系统的催化机理。最终为建立半导体光催化材料高效活化PS生成活性物种群降解污染物的催化反应系统提供理论支持。具体研究内容总结如下:（1）Bi O1-xCl微球活化PMS生成活性物种群的催化增效机制研究以五水硝酸铋、氯化钾及抗坏血酸为原料,通过微波辅助合成法,在添加0.2 mmol抗坏血酸的条件下,成功合成了具有合适浓度的氧空位和最大的比表面积的Bi O1-xCl微球。在添加0.025 g PMS与可见光的反应系统中,催化剂可以在360分钟内将2.5 mg/L啶虫脒降解65%以上。研究结果表明,Bi O1-xCl特殊的微球结构形成了较大的比表面积,可以提供更多的吸附反应活性位点,有效吸附PMS产生的HSO5-用于后续活性物种群转化的链式反应,提高了HSO5-的利用率及转化率。同时,Bi O1-xCl微球合适浓度的氧空位可以通过调控光生电子的电子反馈效率,有效活化吸附于氧空位处的HSO5-。通过微观结构与氧空位的共同作用,促进活性物种群转化的链式反应发生,形成活性物种群,提高催化降解效果。（2）Z型Bi2O3/Bi O1-xCl异质结活化PMS生成活性物种群的催化增效机制研究以五水硝酸铋、氯化钾及次氯酸钠溶液为原料,在添加0.5 m L次氯酸钠溶液的条件下,成功原位氧化合成了具有合适浓度氧空位的Z型Bi2O3/Bi O1-xCl异质结。在添加0.01 g PMS与可见光的反应系统中,催化剂可以在360分钟内将2.5 mg/L吡虫啉降解99%以上。表征和实验结果表明,所合成的Z型Bi2O3/Bi O1-xCl异质结具有合适的界面电场方向,能够有效驱动光生电子与空穴的分离和转移,提高了其发生氧化还原反应的概率。同时,Z型Bi2O3/Bi O1-xCl异质结上的氧空位可以有效吸附PMS产生的HSO5-,对其形成屏蔽保护,有效降低了其在可见光下的直接光照分解,降低了未被消耗的活性物种的自猝灭反应,提高了PMS的利用率。因此,Z型Bi2O3/Bi O1-xCl异质结通过氧空位与界面电场的协同作用,在可见光下,进行逐级可控的PMS吸附活化反应,有效地提高了活性物种的转化率及利用率,有助于催化效果的提升。（3）Bi2S3/Bi O1-xCl异质结活化PDS优化活性物种群生成速率的催化增效机制研究以五水硝酸铋、氯化钾及硫脲为原料,在添加0.083 mmol硫脲的条件下,通过原位离子交换法合成了具有合适浓度氧空位的Bi2S3/Bi O1-xCl异质结。在添加0.1 g PDS与可见光的反应系统中,催化剂可以在300分钟内将2.5 mg/L呋虫胺降解95%以上。第一性原理计算并结合表征实验结果表明,Bi2S3/Bi O1-xCl异质结能够在异质结界面处形成具有合适电场方向的界面电场,有效地提高光生电子与空穴的转移效率,有助于后续的活性物种生成和转化反应发生。同时,通过理论计算发现,Bi2S3/Bi O1-xCl异质结中Bi O1-xCl所暴露的（001）晶面上的氧空位有利于对PDS产生的S2O82-进行吸附和活化,并使其发生完全解离吸附,产生·SO4-。因此,Bi2S3/Bi O1-xCl异质结通过氧空位与界面电场的协同作用,在可见光下,进行逐级可控的PDS吸附活化反应,优化了活性物种的产生及转化速率,从而有效地提高了活性物种的利用率,促进活性物种群转化的链式反应发生,形成活性物种群,最终提高了催化效果。