空气污染是中国现阶段面临的最主要生态环境问题之一。氮氧化物（NOx）和甲苯（C7H8）等典型的空气污染物不仅严重威胁生态环境安全,而且具有“三致效应”危害人体健康,因此开发清洁高效的空气污染控制技术具有重要现实意义。半导体光催化技术能够实现空气污染物的高效降解和矿化,且能够利用可再生的太阳能,反应条件温和,是一种极具前景的空气净化新技术。由于其独特的电子结构和典型层状晶体结构,铋基材料在光催化中引起了极大关注。然而,大多数铋基光催化剂存在光响应范围窄、载流子复合率高、催化活性和稳定性差等问题,障碍了其商业化应用。本文针对铋基材料光催化中存在的问题,采用元素掺杂、助催化剂负载、缺陷工程、构建异质结构等策略对铋基材料进行微结构调控,以提高铋基材料光催化NO氧化和甲苯降解活性与稳定性,阐明光催化过程中催化剂结构-催化活性-反应机理之间的内在关系,从而为铋基材料空气净化研究提供新见解。本文的主要研究内容如下:（1）为了提高宽带隙半导体Bi2O2CO3的可见光利用率,通过调节水热溶液p H值合成暴露（001）和（110）晶面的原位N掺杂Bi2O2CO3纳米片。N掺杂可以拓宽光催化剂的光吸收范围,并抑制载流子复合,从而显著提升光催化NO氧化性能。更重要的是,在不同晶面上光催化NO氧化路径存在显著差异,（110）和（001）晶面分别呈现选择性氧化和非选择性氧化过程。（110）晶面上不仅光催化活性高,而且能够抑制有毒副产物NO2的生成,能够安全高效地净化空气污染物。（2）通过水热法合成磷酸根掺杂的Bi2Si O5光催化材料,然后通过Na BH4还原法在其表面构造氧空位,所制备的Bi2Si O5纳米花同时具有丰富氧空位和磷酸根掺杂。利用XRD、XPS、SEM-EDS、FT-IR和EPR等多种手段表征所制备催化剂的形貌、组成、光学性质和氧空位等。通过实验和DFT计算结合阐明光催化NO氧化过程的稳定性与氧空位直接相关,且磷酸根掺杂能够改变催化剂的电子结构,促进分子氧活化,阻碍反应物分子向氧空位的注入,延长反应过程中氧空位的寿命。（3）针对铋基材料载流子分离能力弱的问题,以钼酸铋为研究对象,通过原位水热法构建了Mo O3团簇助催化剂负载的超薄Bi2Mo O6纳米片。与原始Bi2Mo O6相比,团簇负载耦合超薄结构使电子发生定向迁移,超薄结构缩短载流子传输距离,能够增强载流子的分离和促进其传输,实现不同湿度条件下NO的高效氧化去除。（4）通过简便的溶液分散方法构建Ti O2/Bi2Si O5异质结光催化剂。然后,采用多种方法对Ti O2/Bi2Si O5异质结光催化剂的形貌结构、物相组成、光学特性和光生载流子分离迁移行为进行表征与分析。在紫外光照下,Ti O2/Bi2Si O5异质结光催化剂显示了优异的光催化甲苯降解和矿化活性,且甲苯被优先氧化为苯甲酸,有利于开环反应,使甲苯易被彻底矿化,从而减少表面积碳,催化活性能够长时间保持。这主要是由于在Ti O2/Bi2Si O5异质结中可以形成独特的电子转移通道,在内建电场的作用下电子从Bi2Si O5转移至Ti O2,加速了电子和空穴分离,从而促进分子氧活化,产生丰富的强氧化自由基。