人类的发展不可避免地带来了能源短缺和环境污染等问题。尽管人们已经意识到了这一点,但是目前来说,占据人类发展的主要能源还是化石燃料。探索高效低污染的清洁能源已经愈来愈被人重视。鉴于此,中国提出了“碳达峰”与“碳中和”的目标。伟大目标的实现需要依靠绿色和环保的技术,而半导体光催化技术通过光催化剂可以将可再生的太阳能转化为化学能,应用前景十分广阔,对解决上述问题有着很大的帮助,从而得到了众多研究者的关注。近年来,以MAPbI3和CsPbBr3为代表的卤化物钙钛矿作为一种新型的光电转换材料,在太阳能电池、发光二极管、光电探测、激光等领域引起了广泛的关注。这类材料有着优异的光学性能,例如,宽且可调的光吸收范围、高的消光系数、长的载流子传输距离和寿命等。然而,常见的光催化反应如全解水等通常需要在水相中进行,而卤化物钙钛矿材料在水中的热力学不稳定严重阻碍了其作为潜在的光催化剂的应用。因此,设计合理的光催化反应体系就成了不容忽视的选择。此外,铅元素作为一种公认的致癌物,它的毒性也严重制约了钙钛矿材料的进一步发展。目前来说,在卤化物钙钛矿中已经报道的取代铅的元素主要有锡、铋、锗和铟等。相比其他元素,铋元素和铅元素有着相似的离子半径,化学稳定性也要更好。因此,虽然铋是重金属元素,但因其无毒稳定的特点,是代替铅的最佳选择。而且中国的铋储量占世界总储量的75%,这也是因地制宜发展铋基钙钛矿的一个优势。本论文主要将铋基钙钛矿材料应用在光催化领域中,主要通过在气相和有机相中分别进行二氧化碳还原和有机物选择性氧化来评估其性能。从材料本性和反应体系出发,通过限域生长的方法减小钙钛矿的尺寸,通过内部组分调控提高载流子的寿命,通过尺寸调控和能带工程相结合提高光生载流子分离效率,通过能带工程构建合适的异质结进一步抑制载流子的复合等四个方面的手段,有效地提高了光催化剂的性能。具体包括如下内容:第一章中,首先简单介绍了半导体光催化技术的发展历程、基本原理、应用范围以及常见的光催化剂;随后展开介绍了卤化物钙钛矿材料的研究现状,包括其兴起、结构性质和主要研究领域;着重介绍了卤化物钙钛矿材料在光催化中的研究方向和研究进展,突出了其在气相和有机相中作为光催化剂的研究意义;深入介绍了卤化物钙钛矿材料在光催化领域中面临的一些问题以及目前非铅基卤化物钙钛矿材料在光催化中的研究进展。最后引出了本论文的选题意义及研究内容。第二章中,我们利用了分子筛这一经典的规则孔道材料。通过简单的水热和随后的化学浸渍法成功地将铋基钙钛矿Cs3Bi2Br9限域生长在了 MCM-41分子筛中。测试表明,MCM-41分子筛可以有效地减小钙钛矿的尺寸,气相条件可以有效地避免钙钛矿的溶解分解。性能研究表明,MCM-41分子筛中限域生长的Cs3Bi2Br9钙钛矿颗粒具有良好的光催化二氧化碳还原能力,为初始Cs3Bi2Br9的9倍。同时,其他分子筛限域生长的Cs3Bi2Br9的光催化性能均有提高,证明了该方法具有普适性。理论分析表明,分子筛限域生长的Cs3Bi2Br9可以显著提高比表面积和二氧化碳吸附能力,降低二氧化碳的活化能垒,使光生载流子分离效率有了明显提升。第三章中,我们通过共沉淀法制备了 Cs3（BixSb1-x）2Br9固溶体,并研究了其在正己烷中选择性氧化苯甲硫醚到苯甲亚砜的性能。其中正己烷作为有机溶剂可以有效保护钙钛矿的稳定性。通过一系列的材料表征和性能测试。我们认为Sb的引入可以降低Bi的p轨道对于导带中的贡献,降低了 Bi空位对导带的影响,从而减少了缺陷。因此,Cs3（BixSb1-x）2Br9固溶体具有更长的载流子寿命。正是得益于载流子迁移的改善和寿命的延长,这种新型钙钛矿固溶体材料可以在可见光照射下高效选择性氧化苯甲硫醚。此外,这种材料的性能要优于最常见的可见光光催化剂,特别是铋基光催化剂以及铅基钙钛矿。在第四章中,我们通过反溶剂法制备了 TiO2/Cs3Bi2Br9光催化剂,并研究了其氧化甲苯中C（sp3）-H键的能力。我们发现TiO2可以作为成核中心有效地减小钙钛矿的尺寸。TiO2同Cs3Bi2Br9之间合适的能带位置可以使其在复合后形成Ⅱ型异质结。在光催化反应过程中,TiO2能有效地传递电子,形成Ti3+作为重要的反应中间态。·O2-和h+是活化甲苯中C（sp3）-H键的主要活性物种。我们发现,异质结的构建可以有效地延长载流子的寿命,促进光催化剂中载流子的分离,最终提升了催化剂的性能。在太阳光直接照射5小时后,苯甲醛的产量可以达到590 μmol,甲苯转化率达到了 1.4%。在第五章中,我们通过反溶剂法合成了 Cs3Bi2Br9/Bi2WO6 Z型异质结复合材料,并继续在正己烷中探究了其对苯甲醇的光催化选择性氧化性能。我们发现,在制备过程中,增加前驱液的浓度可以减小钙钛矿的尺寸。性能测试表明,该Cs3Bi2Br9/Bi2WO6光催化剂可以提高苯甲醇选择性氧化为苯甲醛的转化率。通过原位ESR测试表明了Cs3Bi2Br9/Bi2WO6中的电荷转移机制为Z型。Z型异质结的构建促进了光生电子和空穴的空间分离,增加了光生载流子的寿命,因此具有更好的光催化性能。第六章中,全面总结了本论文的主要研究内容,提出了本论文的创新点,并且结合实际情况指出了当前工作中仍然存在的一些问题与不足,并且针对这些不足和下一步的工作重点提出了展望。