提高光催化材料的可见光光催化效率,推进光催化材料的实际应用是当前光催化技术研究的热点。卤氧化铋由于具有独特的层状晶体结构和优异的光催化性能而得到学者们的广泛关注。基于我国铋金属资源十分丰富的这一特点,设计构筑具有高可见光效率以及易于分离有实际应用前景的可见光光催化剂,这对于解决我国目前的能源短缺和环境污染问题具有十分重要的意义。本文采用不同的方法设计制备了一系列具有三维分级结构特点和可见光光催化活性的卤氧化铋光催化材料,同时将其应用于可见光下催化净化有机污染物,在此基础上深入探讨了材料结构和性能之间的关系以及光催化降解污染物的机理。研究成果可为相关负载型光催化剂的工业化提供有用参考。主要内容如下:(1)采用溶剂热法一步合成了三维(3D)BiOBr/BiOI分级结构微球材料,分别通过XRD、SEM、EDS、UV–vis DRS和N2吸附脱附曲线等手段对制备得到的样品进行了表征分析,以玫瑰红B(Rh B)和四环素(TC)为目标降解物,考察了所制备的样品在可见光下(λ>420nm)的光催化活性。结果表明,制备得到的样品均为纳米片组装而成的分级结构微球并具有介孔结构特征,所有的样品均具有沿110晶面取向生长的趋势,样品随BiOI的比例增加对可见光吸收的作用增强。50%BiOBr/BiOI的可见光光催化活性要比10%BiOBr/BiOI和90%BiOBr/BiOI更优,并且都要高于单体。以50%BiOBr/BiOI为催化剂,浓度为0.4g/L的条件下,Rh B(C0=15mg/L)在40 min内被完全降解,同时TC(C0=40mg/L)在50 min内的降解率达到了83%。光催化机理实验表明空穴和超氧自由基是两种目标污染物氧化过程的主要活性物种,但是两活性物种的作用程度存在差别,在质谱分析四环素降解路径的过程中进一步证实了活性物种俘获实验结果。通过结构表征数据结合光催化降解实验发现,BiOBr分级结构微球要比BiOI的光催化活性更强,分析表明这是因为BiOBr的价带顶的带边位置更正对应空穴的氧化性能越强所致,同时表明增强可见光的吸收并不是提高可见光催化性能的决定因素。50%BiOBr/BiOI具有较高的光催化活性主要取决于光生载流子的有效分离,同时与可见光吸收和价带空穴氧化性能变化的竞争机制有关。(2)在此基础上采用一步溶剂热法成功合成了粉煤灰漂珠(FACs)负载的BiOBr 3D分级结构微球。通过采用现代表征手段XRD、SEM、EDS、UV–visible DRS和N2吸附脱附曲线对合成的光催化材料进行了表征。结果表明,制备得到的BiOBr/FACs是由FACs大球负载大量分级结构的BiOBr小球组成的复合材料。制备过程中PVP的加入有利于分级结构的小球在大球上的负载与生长,并且使BiOBr/FACs具有更大的比表面积和孔容,通过可见光(λ>420 nm)光催化降解Rh B的实验结果表明,PVP辅助溶剂热合成的BiOBr/FACs复合光催化剂的光催化性能优于没有加入该辅助剂得到的样品。以BiOBr/FACs研究为基础,采用相同的方法合成了BiOBr/BiOI/FACs和BiOI/FACs 3D分级结构微球复合光催化剂,通过结构表征分析表明,BiOBr/BiOI分级结构微球在FACs表面具有良好的分布和均匀的粒径。这些负载的分级结构微球同样均由二维(2D)纳米片组成,通过高分辨率的透射电镜表征结果表明可能存在有利于光生电子空穴分离的异质结构存在。可见光(λ>420 nm)光催化降解Rh B的结果表明,BiOB/BiOI/FACs光催化活性要明显高于BiOBr/FACs和BiOI/FACs,与BiOB/BiOI相比活性没有明显降低。(3)以氨水为水解推进剂,研究发展了常温下不通过高压反应釜一步合成FACs负载BiOBr/BiOI光催化材料的新方法。制备得到的样品通过XRD、SEM、XPS和UV-visible DRS进行了表征分析。结果表明,BiOBr/BiOI在FACs表面为不规则的膜状结构,p H值的提高有利于BiOBr/BiOI在FACs表面的负载,通过可见光(LED蓝光灯)的光催化活性实验数据表明碱性条件下得到的BiOBr/BiOI/FACs样品要比中性和酸性条件下得到的样品活性更高,因此前驱体p H值为BiOBr/BiOI中和水解负载过程的关键影响因素。同等p H值条件下得到的BiOBr/BiOI/FACs可见光活性都要优于BiOBr/FACs和BiOI/FACs,回收催化剂实验结果表明中和水解法制备的样品具有较好的稳定性。该方法不需要在反应釜中进行,可批量操作,制备的光催化剂可漂浮于水体表面,有利于充分接受日光的照射,所以在水污染治理中具有广泛应用前景。