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半导体光催化剂利用环保、丰富的太阳光能源,能够有效应对能源短缺和环境污染带来的难题。但是传统半导体如TiO2、ZnO等光催化剂由于自身固有的宽带隙导致太阳光利用率低,而其载流子迁移缓慢、光生电子-空穴对复合率高的缺陷造成光催化效率低下。因此,制备高太阳光利用率、低光生电子-空穴复合率的新型光催化剂一直是全球科研人员面临的严峻考验。与粉末状的TiO2相比,TiO2纳米管阵列（NTs）高度有序的形貌、高比表面积、特殊管状电子通道等优点被用来与窄带系半导体材料耦合制备高效光催化剂。由于大多数铋基半导体粒子具有高可见光捕获、电子转移迅速等优点,因此能够弥补TiO2纳米管阵列在太阳光捕获和电子转移中的缺点,而构造高性能光催化剂。因此,铋基半导体粒子敏化Ti O2 NTs光催化剂值得深入研究。本论文首先在Ti网/Ti箔基底上成功制备TiO2纳米管阵列,然后选取Bi2O3、BiOBr、Bi OI、Bi2MoO6、Bi2WO6为典型代表,制备铋基半导体纳米粒子敏化TiO2 NTs光催化剂。简要如下:（1）成功在Ti网基底上以阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列。研究发现TiO2纳米管直径、长度均随氧化电压增大而增加,但壁厚基本没有改变。光电转换和催化测试表明在太阳光照射下,TiO2纳米管阵列展现出优异的光电转换和催化性能,光电流密度为1.63 mA/cm2,对甲基橙（MO）、次甲基蓝（MB）、罗丹明B（RhB）的催化效率是71.31%、98.07%、51.39%。（2）采取溶剂热法和连续离子层吸附与反应（SILAR）法制备Bi2MoO6-TiO2NTs、BiOI-TiO2 NTs/Ti箔、Bi OI-TiO2 NTs/Ti网二元异质结光催化剂。通过扫描电镜（SEM）、X-射线衍射（XRD）、X-射线光电子能谱（XPS）、紫外可见漫反射光谱（UV-vis DRS）观察二元异质结光催化剂微观形貌、物相结构、元素组成与化学价态、光学性能。利用MO、MB、RhB以及Cr6+模拟有机染料废水和重金属离子废水,催化测试表明,二元异质结光催化剂具有优异催化性能,相应去除效率分别是100%、100%、97.28%、98.12%。高效的催化性能被归因于有效可见光吸收、异质结结构促使光电子有效分离。（3）通过调控十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、葡萄糖浓度制备Bi/Bi2O3-TiO2NTs、Bi2WO6/WO3-TiO2 NTs、BiOBr/AgBr-TiO2 NTs三元异质结光催化剂。通过SEM、XRD、XPS、DRS观察三元异质结光催化剂微观形貌、物相结构、元素组成与化学价态、光学性能。结果表明Bi/Bi2O3、Bi2WO6/WO3、Bi OBr/AgBr能与TiO2 NTs紧密结合,显著提高TiO2可见光响应;光电转换性能结果表明Bi/Bi2O3、Bi2WO6/WO3、BiOBr/AgBr敏化后TiO2 NTs光电流密度增强、界面电阻减小、载流子迁移加快。通过催化实验证明,三元异质结光催化剂能够有效去除水中有机染料分子和重金属离子。三种组分相互补充、相互依赖,展现出高效协同作用,为制备新型多元光催化剂奠定了基础,有利于高效解决能源短缺和环境污染问题。