随着工业的不断发展,科技的不断进步,人类的生活水平飞速提升,人类在享受科技所带来的便利的同时,也要直面随之而来的污染问题。煤、石油和天然气等化石燃料作为主要的能源,在燃烧过程中会向大气排放温室气体CO2和一些有害物质,对人类健康和大气环境造成极大危害。近年来,光催化技术因为其环保绿色、污染小、反应条件温和、耗能低等优点受到广泛关注。光催化材料作为光催化还原CO2得以实际应用的重要影响因素之一,是光催化研究的核心。其中,铋基材料因具有层状极性结构、成本低、合成路线简单等优势被广泛研究。然而,由于Bi OI光生电子-空穴对复合率高及Bi OIO3可见光利用率不足等缺点,其光催化活性受到一定限制。因此,本文通过构建异质结的策略有效改善铋基材料（Bi OI、Bi OIO3）可见光利用率低、光生电子和空穴复合率高等不足,利用一系列表征手段测试分析其吸光度、元素组成、价态、形貌等理化特性,研究光催化剂负载比例,摩尔比等制备条件对CO2还原性能的影响,基于DFT（密度泛函理论）计算和实验数据,探明电子在铋系异质结之间的传输路径,分析构效关系,揭示光催化反应机理。主要研究成果如下:1、采用水热法制备了In2O3/Bi OI II型异质结,并利用一系列表征方法系统地研究了In2O3/Bi OI复合物的微观结构、理化特性、光催化CO2还原性能及反应机理。结果表明,In2O3负载量为10%时,BI-10复合物表现出优异的光催化活性和CH4选择性,其CH4的产率为5.69μmol/g/h,约为纯Bi OI、In2O3的2倍。结合In2O3/Bi OI复合物的光电性能分析及相对能带位置,提出BI-10优异的光催化活性主要归因于In2O3、Bi OI之间的紧密接触及II型异质结的形成,促进了载流子在异质结界面的电荷转移和电子-空穴对的有效分离。2、采用简单水热法合成了一系列具有不同质量比的In2O3/Bi OIO3纳米复合材料,构建了Z型异质结并将其应用于可见光辐照下CO2的还原。实验结果表明,在Bi OIO3纳米片上负载15wt%In2O3后,其CO2光催化还原活性显著增强,CO和CH4的产率分别为52.30μmol/g/h和11.66μmol/g/h。结合光学测量和DFT计算可知,界面协同作用和异质结的构建增强了复合材料的可见光吸收能力,扩大了其光吸收范围,有效提高了光催化活性。这项工作为我们提供了基于Bi OIO3的异质结光催化剂有效减少CO2的新策略。3、采用水热法合成了不同摩尔比的Bi OI/Bi OIO3异质结构。发现Bi OI与Bi OIO3的摩尔比为0.4时CO2光催化还原为CO和CH4的产率达67.86μmol/g/h和17.01μmol/g/h。此外,Bi OI/Bi OIO3异质结表现出长周期光催化活性。结果表明,S型能带结构可有效提高可见光利用率,在其界面处建立IEF和能带弯曲有助于提高光生载流子的分离和转移。更多的光子被二元Bi OI/Bi OIO3复合物吸收,导致更多的光激发电荷载流子产生活性物质。