近年来,能源危机和环境污染已经成为迫切需要解决的全球性问题,光催化作为一种新兴的能源转换技术而受到广泛关注,不仅可以分解水产生氢气,还可以消除环境污染物,被认为是解决能源短缺和环境污染问题的潜在途径之一。光催化剂是光催化技术发展和应用的基础。Ti O2是研究最早也是最广泛的光催化剂,但其能带间隙较宽为3.2 e V,只能吸收紫外光;同时其光生载流子复合率较高,致使其光催化效率较低。为了解决这些难题,研究者们一方面通过组分调控和结构调控等手段对其进行修饰改性,缩小光催化剂的能带宽度,增加对可见光的吸收,抑制载流子的复合以提高其光催化效率;另一方面也在积极研发非钛基光催化剂,如WO3、Bi2WO6、Bi OX等。在这篇论文中,我们主要开展了以下两方面的工作。第一部分:通过水热法结合离子交换法成功制备WO3空心微球,并通过改变氢气还原时间调控缺陷数量,获得了具有不同氧空位数量的系列WO3空心微球光催化剂;采用SEM、TEM、XRD、BET、XPS等表征手段对所制备光催化剂的物化性质进行表征,同时还采用PLS、紫外可见漫反射、光电流等表征考察了所制备光催化剂的光电性质;在温和条件下,以光催化选择性醇氧化为探针反应系统评价了光催化剂的催化性能。研究结果表明:氧空位可调的WO3空心微球表现出良好的光催化活性。良好的光催化性能主要归因于分层球形空腔与表面氧空位同时具有较强的协同效应,空心球形空腔主要由自连通纳米片构成,通过在球形空腔内和自连通纳米片之间的多次光反射增强了光的收集能力;表面氧空位诱导在导带下方形成一个微带,进而扩展光响应区,使能带间隙缩小,进一步增强了光吸收能力。表面氧空位可以作为电子捕获器捕获光电子,抑制光生载流子的复合,提升光催化性能。同时,该光催化剂具有良好的可重复使用性,在实际应用中具有广阔的应用前景。第二部分:通过化学沉积法成功制备了花状WO3,并通过改变氢气还原时间调控缺陷的数量,随着还原时间的增加WO3的颜色从淡黄色变为深蓝色,获得了具有不同氧空位数量的系列花状WO3光催化剂;采用SEM、XRD、氮气吸脱附等表征方法对所制备光催化剂的物化性质进行表征,同时还采用PLS、紫外可见漫反射、光电流等表征考察了所制备光催化剂的光电性质;以硝基苯光催化加氢生成苯胺为探针反应系统评价了光催化剂的催化性能。研究结果表明:氧空位可调的花状WO3表现出良好的光催化活性。良好的光催化活性主要归因于氧空位诱导在WO3导带下形成的微带能级,减小了禁带宽度,增大了光响应区域,提高了光的利用率。另外,表面氧空位可以来捕获光电子,抑制其与空穴的复合,提升光催化性能。同时,该光催化剂具有良好的稳定性,在绿色合成工业中具有广阔的应用前景。