近年来由于半导体光催化剂在降解有机污染物、废水废气治理等环境净化领域的应用,引起了国内外学术界的高度关注和广泛研究。利用光催化技术可将太阳能转化为化学能或者直接降解和矿化有机污染物,不会造成二次污染。但是截至目前为止光催化剂的光响应范围较窄,不能利用太阳光全光谱;光生电子-空穴对容易复合、纳米粒子易于聚集、循环利用率较低;主要用于废水中有机污染物的去除,NOx气体治理研究较少;半导体材料的光催化性能受它固有光学特定限制,光催化反应的发生要求一个与其能量匹配或大于半导体带隙的激发光源,在无外界光源情况下反应不能发生。这些缺点严重制约着光催化剂的实际应用。本论文针对这些问题,一方面对TiO₂和氮化碳进行改性,拓宽其光谱响应范围,将其用于水中有机污染物和NOx气体降解研究,并对改性光催化剂的吸附性能、吸附动力学、热力学进行研究;另一方面将改性光催化剂与上转换材料复合,制备全光谱响应光催化剂,并测定不同光源下NOx即时降解情况;再将长余辉材料与纳米光催化剂复合,制备蓄光型光催化剂,无外界光照下测定其抑菌及降解有机物性能。（1）TiO₂光催化剂的改性、吸附及光催化性能研究采用溶剂热等方法制备金属、非金属改性纳米tio₂,通过xrd、drs、xps、sem和edx等对产物晶相组成、结晶度、结构、形貌、光吸收特性等进行了表征。利用甲基橙降解反应、nox气体降解对所制备光催化剂性能进行评价。研究结果表明:非金属掺杂更有利于提高晶体结晶度及其吸附性,有利于光催化反应的发生,其中n掺杂更为有利。金属铬、银掺杂拓宽光吸收范围,尤其是金属银的掺入,电子-空穴对复合机率减小,对可见光的吸收明显增加,甚至可以吸收600nm的长波长可见光。研究金属、非金属改性tio₂吸附性能和降解反应动力学。采用水热法制备金红石相和锐钛矿相n-tio₂,通过紫外-可见光谱、xrd、sem等分析方法对其结构和吸附热力学特性进行了研究。研究结果表明:非金属掺杂tio₂的吸附量比金属掺杂更高。半导体晶相对吸附性能也会产生较大的影响,金红石相更有利于甲基橙的吸附,而锐钛矿相更有利于光催化反应的发生。锐钛矿相和金红石相n-tio₂对甲基橙的吸附过程均符合langmuir等温吸附模型和准二级吸附动力学模型;为非自发放热的吸附过程。另外,金属或非金属掺杂改性tio₂,在可见光下溶液中降解染料污染物时,光催化反应的速率与溶液的浓度成正比。（2）氮化碳聚合物光催化剂的制备以分段热解法采用不同前驱物制备g-c₃n₄,并对其合成规律进行了研究,在此基础上制备ag₃po₄/g-c₃n₄复合物,用xrd、drs、xps、sem和edx等对产物成分、结构、光吸收特性等进行了表征,并考察nox降解性能。研究结果表明:制备g-c₃n₄时,前驱物不同则热解温度及过程也不同,三聚氰胺和双氰胺更有利于生成吩嗪环结构,而碳酸胍更倾向于生成三嗪结构单元。聚合物g-c₃n₄结构中含有1.9-2.0mass%的氢元素,实际含量应该为g-c₃n₄h₂。ag₃po₄与g-c₃n₄复合后,通过异质结结构抑制光腐蚀和自腐蚀现象,并且电荷分离高效。（3）全光谱光催化剂的制备及光催化性能将上转换材料与所制备的光催化剂复合,采用xrd、drs、sem、edx和pl等对材料形貌、结晶度、光吸收和上转换性能进行研究,并在980nm、627nm、530nm、445nm、390nm等不同波长的光照下考察其nox降解性能。研究结果表明:三种上转换材料在吸收980nm红外光之后能够分别发射477nm、543nm以及660nm可见光,当其与改性tio₂复合之后,可吸收利用紫外、可见和红外光,实现太阳光谱的全光谱响应。g-up/n,ag-tio₂降解nox能力达到最大,10min降解率高达64%。（4）蓄光型光催化剂的制备及光催化性能采用燃烧法制备长余辉材料、并将其与不同的钛材料复合制备蓄光型光催化剂。通过荧光光谱对长余辉材料的荧光特性进行研究,考察蓄光催化剂无光照下抑菌和降解甲基橙性能。研究结果表明:通过光谱匹配制备了蓄光型的光催化剂,实现无外界光源下的抑菌及降解甲基橙性能。蓄光催化剂对金黄色葡萄球菌的抗菌能力较好,抑菌圈最大可达20mm。mgsral₂o₄:dy/ag@agi-tio₂-cr蓄光催化剂的甲基橙降解率180min后为82.3%。通过光催化剂和长余辉材料的复合、光谱匹配实现光催化剂的蓄光性能,并加强紫外光的利用。本论文系统地阐明了改性TiO₂、g-C3N4的制备规律及在光催化反应中的吸附、结构、光学性能与其反应之间的关联,通过带隙变化、结晶度、形貌等研究,找到理想的光催化剂,并将其与上转换和长余辉材料复合,制备得到全光谱和蓄光型光催化剂。其研究成果对于扩展环境净化领域光催化剂的应用、阐明光催化机理和创立新的光催化技术将是一个很好的尝试。