铋基半导体光催化剂因具有结构可控、可见光响应、环境友好和原料丰富等特性,已成为一类非常重要的新型光催化材料。本论文基于铋基材料的优点,利用胶体与界面化学反应原理,设计新型三元铋基异质结材料,以获得高吸附性和高活性的太阳光驱动的光催化剂。所制备的铋基材料的组成、结构和光学性质等分别采用XRD、XPS、SEM、TEM和UV-Vis DRS等手段进行了表征,并评价了所制备铋基材料在模拟太阳光下降解污染物的光催化性能。最后,深入探究了所制备材料的光催化机理。论文主分为以下三个部分:1.以甲酰胺为碳源、碱源和还原剂,通过水热法将Bi纳米粒子原位负载在Bi2O2CO3上合成了 Bi/Bi2O2CO3纳米片,然后,通过离子交换法在Bi/Bi2O2CO3表面原位生成BiOI构建了 Bi/Bi2O2CO3/BiOI三元异质结材料。在模拟太阳光照射下,该异质结材料可极大地提高对罗丹明B(RhB)的降解光催化性能,其中BiOI负载量为20mol%的Bi/Bi2O2CO3/BiOI显示了最高的光催化活性。UV-Vis DRS光谱和光电流实验表明BiOI的负载明显地增强了可见光响应,金属Bi纳米粒子的SPR效应和p-n型异质结的构建能够有效地促进光生载流子分离,同时高比表面积可吸附更多有机污染物分子参与到光催化过程中,从而导致光催化性能的提高。基于自由基捕获实验结果和半导体的能带结构,提出了基于p-n型异质结的电荷载流子转移机制的光催化降解机理。2.通过两步原位生成方法,合理设计且成功制备出g-C3N4/BiOI/Bi2O2CO3异质结材料。首先,通过常压回流法在g-C3N4上沉积BiOI纳米片,然后,通过离子交换法在BiOI纳米片表面原位生成Bi2O2CO3。在模拟太阳光照射下,研究了所制备材料降解RhB的光催化活性,结果显示,与g-C3N4、BiOI和g-C3N4/BiOI相比,g-C3N4/BiOI/Bi2O2CO3异质结材料表现出更优异的光催化降解RhB性能,这可归因于Z型系统的构建,其中BiOI用作电荷传输桥,极大地缩短了电荷载流子转移的距离,从而导致电荷载流子的高度有效分离,此外,较大的表面积和丰富的介孔结构赋予材料较强的吸附能力并提供更多的活性位点。基于自由基捕获实验结果和半导体的能带结构,提出了Z型异质结光催化降解机理。3.利用草酸和CTAB组成的分子有序组合体为复合软模板,尿素为碱源,使用常压回流法制备得到管状In(OH)3微纳结构前驱体,然后将其作为硬模板,通过150 ℃热处理在In(OH)3表面上原位部分失水生成InOOH构筑了 In(OH)3/InOOH异质结,接着采用离子沉淀法在管状In(OH)3/InOOH微纳结构上沉积Bi2O2CO3纳米片进而构筑了In(OH)3/InOOH/Bi2O2CO3三元异质结微纳结构材料。在模拟太阳光照射下,研究了Bi2O2CO3负载量对该三元异质结材料光催化降解RhB性能的影响,研究发现,负载了5 mol%Bi2O2CO3的In(OH)3/InOOH/Bi2O2CO3三元异质结材料表现出最好的光催化性能,降解效率高达99.5%,大幅提升的光催化表现源自该空心管状三元异质结微钠材料的高比表面和能够分离光生载流子有效性。另外,考察了该材料的可循环再利用性能,并基于自由基捕获试验结果和半导体能带结构提出了 Z型异质结光催化反应机理。