寻求缓解环境与能源之间日益突出矛盾的方法是人类可持续发展的必经之路。染料敏化光催化燃料电池（DSPFC）是一种基于燃料电池基础上结合半导体光催化技术,通过使用染料分子为燃料实现太阳能与电能转化的系统。因其在持续产电的同时可以去除水体中的污染物而具有可观的应用前景。拥有独特层状分子结构和界面化学性质的氯氧化铋（BiOCl）半导体被证明是一种极具潜力的DSPFC电极材料。其一,BiOCl层状分子间形成的内部静电场有利于光电荷的转移。其次,由于它大的比表面和开放空间特征,{010}活性晶面可以赋予BiOCl优异的染料光敏化性能。因此,设计合成高性能BiOCl材料对于促进DSPFC发展至关重要。本论文在深入研究BiOCl材料结构与化学性质的基础上,以提升BiOCl染料敏化性能和加快电荷转移为研究思路,采用溶剂热、金属离子掺杂、光还原等方法合成出一系列具有独特表面结构以及形貌的功能化BiOCl材料。结合对材料物理结构和化学性质的系统分析,阐述其染料敏化性能增强机制。最后考察它们在DSPFC中的光电转化性能和污染物去除效率,为构建和开发高性能的DSPFC提供一套可行的理论支持和实验方案。具体从如下五个方面开展研究:第一方面研究了{010}暴露面对BiOCl染料敏化性能的影响。通过调节反应溶液的pH值制备了具有不同比例{010}面的BiOCl纳米片。研究结果表明溶液pH值的增加有利于{010}活性晶面的生长,在pH=12.0条件下,BiOCl拥有最大{010}暴露面。其原因是高浓度OH^-将会消耗Bi³⁺水解产生的H⁺,导致{001}面生长被抑制。随着{010}面的增长,BiOCl染料敏化性能逐渐增强。机理实验证明拥有大比表面积和开放空间特征的{010}面促进了BiOCl对染料罗丹明B（RhB）分子的吸附,导致其在可见光照射下可以产生更多的活性物种用于污染物分解。当使用40 mL 5 mg/L RhB溶液为燃料时,电池的J_sc和V_oc分别为0.0052 mA/cm²和0.56 V。同时,在240 min光照时间内,RhB溶液的退色效率约为52.1%。第二方面研究了比表面积大小对BiOCl染料敏化性能的影响。通过使用乙醇/氨水为反应溶剂合成出拥有大比表面积和高比例{010}活性面的BiOCl纳米花。研究结果显示该纳米花状结构是由平均厚度为15 nm的纳米片自组装而成,其比表面积为63.82 m²g^-1。大的比表面积和{010}面可以提供更多的空间和活性位点用于RhB分子的吸附,这有利于BiOCl染料敏化性能的显著提升。在25 min光照时间内,RhB的退色去除效率高达100%,远高于其它样品。光电性能测试结果证明BiOCl纳米花高的光电子生成率和有效的电子转移是导致其染料光敏化降解性能增强的主要原因。在DSPFC系统中,该光阳极的J_sc和V_oc分别为0.0058 mA/cm²和0.689 V。并且,获得了67%的RhB颜色去除效率。第三方面研究了表面氧空缺对BiOCl染料敏化性能的影响。通过使用表面活性剂CTAC以及Sb离子掺杂过程制备了Sb掺杂的BiOCl超小纳米片。研究结果表明Sb离子的掺杂破坏了[Bi₂O₂]稳定结构从而导致了BiOCl表明氧空缺的产生。当Sb掺杂量为5%（mol%）时,其对RhB的光敏化降解效率最高。机理研究表明氧空缺不仅可以提供多的反应活性位点用于染料分子吸附和分子氧活化,还可以作为光电子捕获中心加快电荷转移。DSPFC测试结果表明氧空缺的存在显著提升了BiOCl的光电转换性能和污染物去除效率,其J_sc和V_oc分别为0.00624 mA/cm²和0.682 V。同时在240 min的时间内,实现了约69.1%的RhB退色效率。第四方面研究了2D BiOCl纳米片厚度对其染料敏化性能的影响。通过PVP辅助溶剂热法制备了具有完全{010}暴露面的超薄BiOCl纳米片。研究结果显示超薄BiOCl纳米片的平均厚度为3.48 nm,大约由5个[Cl-Bi-O-Bi-Cl]单元堆积而成。而且,随着BiOCl纳米片厚度减少到原子尺寸,大量的表面缺陷(V^?_BiV_O^··V^?_Bi)和氧空缺将会产生,它们作为活性位点促进了染料分子的吸附并提升了光化学反应。此外,电荷动力学研究结果表明超薄结构还减少了光电荷的扩散距离,从而延长了电子的平均寿命。大面积的{010}活性面、多的表面活性位点以及长的电子寿命导致了制备的BiOCl材料呈现出优异染料敏化性能。在DSPFC系统中,该光阳极表现出了极佳的光电转换性能和污染物去除能力,其J_sc和V_oc分别为0.00865 mA/cm²和0.731 V。同时,在240 min反应时间内,它还实现了72%的RhB退色效率以及10.77%的库伦效率。第五方面研究了BiOCl可见光光催化活性。通过溶剂热和光还原法制备了具有可见光响应的Cr-BiOCl/Ag复合材料。研究结果表明Cr掺杂和Ag的LSPR效应不仅扩宽了BiOCl光吸收范围还极大提升了光生载流子的生成率和转移效率。在可见光下,当Cr掺杂和Ag负载量分别为14.4%和4%时,Cr-BiOCl/Ag具有明显增强的光催化降解性能。自由基捕获实验和多种表征手段证明Cr掺杂和Ag LSPR效应的协同作用促进了更多氧化性物种的生成和电荷的高效转移。当使用RhB溶液为燃料时,Cr-BiOCl/Ag光阳极获得了约75.1%的颜色去除效率和8.38%的库伦效率,高于甲基橙（MO）和四环素（TC）。这主要归因于间接染料敏化降解和直接半导体光催化共同作用。此外,它的J_sc和V_oc分别为0.0073 mA/cm²和0.543V。