日益严重的环境污染和能源短缺问题,威胁社会的持续发展,探索解决问题的新材料、新技术是目前科学研究的热点,其中,光催化技术被认为是一种理想的技术,它通过光催化剂利用太阳光的能量可以分解水中、空气中的污染物及光解水产生氢气,是一种具有重大发展潜力的新技术。研究最深入的光催化剂是Ti02材料,但其能带间隙大(3.2eV),只能吸收紫外光,该波长的能量只占太阳光总能量的5%,太阳光利用率低。虽然通过元素掺杂等技术开发的Ti02基光催化剂,吸收波长范围增大至可见光,但是电子空穴复合严重,导致光催化效率低,阻止了光催化技术的进一步发展,其关键原因在于光催化剂的光吸收范围较窄及电子空穴复合严重。因此,研究新型的可见光响应型光催化剂,提高太阳光利用率,研究抑制电子空穴复合机理,提升光催化效率,具有重要意义。Bi2WO6是一种具有aurivillius结构的二元金属氧化物材料,作为一种n型半导体,它较窄的带隙值(2.8eV左右)使其能够吸收可见光,但是由于其光生电子空穴复合严重,光催化效率低下。半导体中的氧空位能够在材料的带隙中产生一些局域态,对材料的光吸收范围和光生电子空穴的分离与复合产生重要影响。本论文以Bi2WO6基光催化剂制备与氧空位调控及其光催化性能研究为主线展开研究。通过水热法、光还原法及溶胶凝胶法,分别制备了以下三种类型的催化剂:①结构单一类型的半导体催化剂Bi2W06、②具有贵金属纳米负载异质结结构类型的半导体光催化剂Bi2W06/Ag、③具有窄带隙半导体/宽带隙半导体异质结结构类型的光催化剂Bi2W06@Ti02,通过氢化还原法在各个类型的光催化剂中引入氧空位,探讨氧空位的存在对不同类型的光催化剂性能的影响,探索提升光催化剂性能的新途径。本论文主要包含以下研究内容:(1)使用水热法制备了结构单一类型的Bi2WO6花瓣状微米球,氢化还原法引入氧空位,通过可见光照射下光催化降解罗丹明B表征光催化剂的性能。氧空位的浓度由氢气氛下热处理温度进行调节控制,讨论了氧空位浓度对Bi2WO6光催化剂的光催化性能的影响。实验结果表明,氢气氛下200℃热处理引进的氧空位抑制光生电子和空穴再复合的效果最高,从而导致200℃2h热处理样品光催化降解速率常数最大,表现出最好的光催化性能。另一方面,氧空位浓度不同,其所起的作用不同,氧空位浓度较低时,有利于抑制光生电子和空穴再复合,而氧空位浓度较高时,反而增强光生电子和空穴的再复合。(2)在Bi2W06花瓣状微米球上,通过光还原法制备了具有贵金属纳米负载异质结结构类型的半导体光催化剂Bi2W06@Ag,研究氧空位对具有异质结结构的Bi2W06@Ag光催化剂性能的影响。实验表明,光催化反应速率常数,引进氧空位的Bi2W06@Ag样品大于未引进氧空位的Bi2W06@Ag样品,氧空位的存在同样有助于提高半导体贵金属异质结光催化剂的性能。氧空位改性与表面Ag纳米颗粒负载改性,对半导体贵金属异质结光催化剂的性能提高,有协同叠加效果。(3)在Bi2W06花瓣状微米球上,通过溶胶凝胶法制备了具有窄带隙半导体/宽带隙半导体异质结结构类型的光催化剂Bi2W06@Ti02,讨论了 Bi2W06@Ti02异质结的结构、氧空位对其光催化性能的影响。结果表明,Ti02负载与Bi2W06形成异质结,可以有效的促进光生电子空穴的分离,降低复合的概率,从而提升光催化剂的性能。但是,当氧空位存在于Bi2W06@TiO2异质结型光催化剂时,它产生的缺陷能级反而成为两种半导体之间的电子空穴复合中心,增加电子空穴复合的概率,降低光催化剂的性能。(4)作为半导体光催化剂材料应用研究的探索,研究了 F掺杂Ti02纳米颗粒的氧空位浓度及其对钙钛矿太阳能电池效率的影响。通过水热法制备了 F掺杂的Ti02纳米颗粒,以该材料作为电子传输层组装成钙钛矿太阳能电池,表征氧空位对光电转换效率的影响。结果表明,F掺杂降低了 Ti02的氧空位浓度,提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率,这是因为,Ti02表面氧空位的存在会在Ti02层和钙钛矿层之间的界面产生电子空穴复合中心,阻碍光生电子的传输,降低光电转换效率,因此,降低氧空位有助于提高钙钛矿太阳能电池的性能。