半导体异质结光催化剂具有载流子分离能力强、高活性和高稳定性等优点,在环境净化和能源领域具有广阔的应用前景,而可被可见光驱动的多组分光催化体系更加引人关注。然而,多元组分异质结的构建通常需要多个复杂的步骤来制备,而限制了其应用。本文探讨基于相转变策略一步法制备多元钒酸锌异质结光催化剂,并且在可见光下对其光催化降解酚类等有机污染物的光催化性能进行深入系统地研究。1.首先采用微波水热合成Zn₃（OH）₂V₂O₇·2H₂O前驱体,然后巧妙借助热自相变,成功地设计和合成了一种具有优异光催化性能的新型双Z型Zn₃（VO₄）₂/Zn₂V₂O₇/ZnO（Zn-V-O）三元异质结体系（THS）。其中,采用Zn₃（OH）₂V₂O₇·2H₂O前驱体制备THS异质结体系,不仅增强了三相结构的相互作用,而且保持了中孔纳米片结构。实验证明,Zn₃（OH）₂V₂O₇·2H₂O首先失去H₂O,然后,部分Zn₃（VO₄）₂经自相变过程生成Zn₂V₂O₇和ZnO{Zn₃（OH）₂V₂O₇·2H₂O→Zn₃（VO₄）₂→Zn₂V₂O₇+ZnO},得到双Z型的THS。以酚类及染料的去除为实验模型,验证所构建的双Z型THS材料的光催化活性。实验表征和性能测试表明:该双Z型THS材料具有窄带隙、紧密接触的界面、更宽的可见光吸收,更有效的电荷分离和转移机制,高可见光催化活性和循环稳定性。而PL光谱、自由基捕获实验和ESR进一步实验证实了光诱导h⁺和e^-的非传统输运机制对有效去除目标污染物起着重要作用。其中,700 ℃焙烧的样品具有最优异的光催化降解酚类的性能,150 min内,对双酚A、苯酚和对氯酚的降解率分别达到77%、75%和98%。这种合成方法有利于推动实现双Z方案THS进一步发展为异质过渡金属钒酸盐的大规模应用。2.进一步探究了pH值对Z型THS材料的形貌结构、表面状态、晶相组成及光催化性能的影响。从而制备了形貌和性能更加优异的Z型THS材料。通过调控合成前聚体Zn₃（OH）₂V₂O₇·2H₂O的pH值,成功实现了对前聚体的形貌和性能的功能调控。其中,实验结果证明提高合成时的pH值,能促使Zn₃（OH）₂V₂O₇·2H₂O从微米级的块状向纳米片转变,并提高所制备样品的结晶度,从而增强了THS材料对紫外光的吸收同时促进光生e^-/h⁺对的有效分离。对染料的去除实验证明,相同煅烧温度下（700 ℃）,pH=10的THS材料具有最优异的光催化性能。pH>6合成的样品具有优异的光催化性能,且随着pH值的提高,光催化活性先提高后减弱。光催化降解染料的性能为:pH=10/T=700℃>pH=8/T=700 ℃>pH=12/T=700 ℃>pH=6/T=700 ℃。3.为进一步提高Zn₃（VO₄）₂/Zn₂V₂O₇/ZnO三元异质对可见光的吸收,提高光生e^-/h⁺对的利用率。通过相转变以及原位沉淀法进一步合成了一种新型Ag₃VO₄/Zn₃（VO₄）₂/Zn₂V₂O₇/ZnO四元异质结体系（Ag₃VO₄/Zn-V-O）。由实验表征和性能测试表明:Ag₃VO₄、Zn₃（VO₄）₂和Zn₂V₂O₇半导体之间良好的能级结构匹配关系,极大增强了Ag₃VO₄/Zn-V-O四元异质结对光捕获能力;同时,有效抑制光生e^-/h⁺对的复合,产生更多的·OH和·O₂^-自由基分解有机污染物;在可见光照射下,Ag₃VO₄/Zn-V-O四元异质结对酚类化合物的去除表现出优异的光催化降解性能。其中,在25 min内,样品50%Ag₃VO₄/Zn-V-O对双酚A的降解效果最好,降解率可达85.91%。在50 min内,样品50%Ag₃VO₄/Zn-V-O对苯酚和对氯酚的降解率分别为70.39%和79.68%,表明Ag₃VO₄/Zn-V-O光催化降解酚类具备良好的应用前景,尤其是对双酚A的降解能力更强。