近年来,半导体光催化技术在环境污染治理领域的应用已成为国内外研究的热点。然而,以Ti02为代表的传统光催化材料,太阳能利用率低和量子产率低,大大限制了其应用范围。因此,设计和开发高量子效率和高太阳能利用率的光催化剂是目前和今后一段时期光催化研究领域最前沿和最核心的问题。BiOCl半导体因其具有独特的开放型结构和电子结构,并展示了卓越的光催化性能,使其逐渐成为光催化领域的一个研究热点。虽然,国内外研究者对BiOCl已经开展了大量的研究并取得大量成果,但是还不够系统深入,主要还有两个方面的问题需要进一步探索研究。一方面,从光催化反应的整个过程来看,高的光生电子和空穴复合效率仍然是发展BiOCl光催化体系的瓶颈问题。另一方面,BiOCl是紫外光响应的光催化材料,无可见光吸收及响应。同一个材料的不同晶面暴露的表面原子排布与配位状态不同和微观电子结构的差异,从而引起光生载流子在晶面间的择优迁移、反应界面间的电荷传递以及反应物分子的吸附和脱附等诸方面的区别。因此,本论文以特定暴露晶面的BiOCl作为基体材料,主要是对其微观结构的表、界面进行调控以获得高效的光催化材料,并探讨其机理。本研究对于认识光催化机理及制备可见光光催化剂具有重要的指导意义。其主要内容如下:1.Bi/BiOCl纳米复合物的原位合成及其光催化性能和机理研究:通过简单的紫外光诱导化学还原途径,低温原位沉积铋到BiOCl(001)纳米片表面,成功制备Bi/BiOCl新型光催化材料。同时,对Bi原位还原的机制进行探讨。这些Bi的引入使Bi/BiOCl的光吸收性能的增强、光生电子空穴的有效分离及更快的界面电荷传递速率,三者的共同作用是增强Bi/BiOCl的光催化性能的主要原因。2.锯齿状同质结BiOCl(001)的构建及其光催化性能研究:通过简易的三乙醇胺选择性刻蚀法成功制备了一种新型锯齿状同质结BiOCl(001)纳米片。这种新型锯齿状T-BiOCl(001)具有很多独特的性质,包括更多的紫外可见光富集、更高的光生电子空穴分离效率和更快的界面电荷传递速率。与纯的BiOCl(001)样品相比,这种锯齿状的T-BiOCl(001)样品展示了超强的光催化降解MO的性能。这种卓越的光催化活性主要是这种特殊形貌独特的光催化性质共同作用的结果。3.基于晶面控制的BiOCl/2-萘酚的表面复合物构建及其可见光光催化性能研究:我们考察了 BiOCl(010)和(001)在可见光下降解2-萘酚(2-NAP)的活性,且BiOCl(010)表现出了更高的活性。BiOCl对2-NAP具有可见光降解的性能,这可以归因于2-NAP和BiOCl表面通过表面脱水形成-Bi-O-C10H7表面复合物,这种表面复合物具有可见光响应。4.原位光生缺陷对BiOCl(010)/表面复合物可见光性能影响的研究并探究该体系电荷传递过程:我们对2-NAP/BiOCl-010体系进行研究,发现表面复合物的引入及其电荷传递过程能够引起BiOCl表面结构的重整,同时引起缺陷(Bi3+-O·--Bi3+)的产生。表面复合物形成的不规整保护层能够很好的保护表面缺陷。而且缺陷的引入能够增加BiOCl-010的光吸收性能,促进界面电荷传递和延长电子寿命。上述这些特性均能提高BiOCl-010在可见光下降解2-NAP的光催化活性。而且,通过态密度泛函计算进一步证明了缺陷能够引起可见光吸收性能的增强。