BiVO4、g-C3N4和BiOCl是常见的三种n型半导体光催化剂,由于它们具有成本低廉、易于合成、绿色环保等优点是当前环境修复领域研究的热点之一。BiVO4具有合适的带隙(2.4-2.6eV)位置,具有良好的可见光吸收能力,是一种有潜在用途的光催化剂,但是实现在可见光下降解有机污染物和还原重金属离子其带隙不是最佳的,因此,通过对BiVO4纳米材料构建异质结或者掺杂使得其具有良好的光催化性能。g-C3N4纳米片的带隙位置大约为2.7eV,具有良好的光吸收性和热稳定性的优点,但是不足之处是其电荷重组比较严重,因此通过掺杂或者寻找带隙匹配的半导体与其复合提高电荷的分离效率从而提高光催化性能。BiOCl纳米片由于层状结构自身容易生成偶极距抑制光生电子与空穴的复合,然而BiOCl的带隙(3.19-3.5 eV)导致其在可见光区域有较差的光吸收,因此通过掺杂或者寻找与其带隙匹配的半导体复合,扩展BiOCl对可见光的吸收范围进而提高光催化性能。本论文主要包括以下三个部分,具体内容如下:1.BiVO4/Bi2S3复合材料的制备及其光催化性能的研究硫化铋(Bi2S3)因其独特的电学和光学性质在光催化方面是一种很有前途的光催化剂,同时又是一种无机p型半导体材料,因此被广泛的应用于光催化领域。我们选择Bi2S3与BiVO4进行复合,主要是基于Bi2S3有较好的可见光吸收能力。首先我们通过水热法制备了哑铃型的BiVO4前驱体,然后加入一定浓度的九水合硫化钠溶液通过调控BiVO4前驱体再次用水热法制备了 BiVO4/Bi2S3复合材料,通过SEM、XRD、Raman spectra、UV-Vis DRS等的表征,证明了材料的成功制备。又做了 It-curve,EIS等的电化学测试,发现复合材料具有较高的光电流和较小的电荷转移电阻,证明了光生电荷有较低的复合几率,另外光催化还原重铬酸钾溶液的实验结果与电化学测试的表征结果是相一致的,证明了我们实验设计的合理性。2.Fe2O3/g-C3N4复合材料的制备及其光催化性能的研究由于Fe2O3量子点在g-C3N4纳米片平面具有高度均匀性,使得铁基化合物与g-C3N4纳米片之间有了紧密的接触,因此加快了 Fe2O3量子点与g-C3N4纳米片之间的界面电子转移,提高了光生电荷的分离。特别是由Fe2O3/g-C3N4复合材料与H2O2组成的芬顿试剂体系,其中g-C3N4纳米片在提高光催化反应速率上起到了协同作用,因为g-C3N4纳米片受光激发产生电子和空穴,其中电子参与了Fe3+与Fe2+之间的氧化还原反应并促进了 Fe3+与Fe2+之间的相互转化,所以提高了整个可见光驱动芬动的催化反应速率。实验首先通过热聚合的方法制备了超薄氮化碳纳米片,然后加入六水合氯化铁溶液通过超声、搅拌反应将Fe3+很好的吸附在氮化碳纳米片的表面然后加入碳酸氢铵调控溶液的pH,最后通过对上述溶液进行离心、洗涤和干燥得到了Fe2O3/g-C3N4的复合材料。通过SEM、XRD、UV-Vis DRS以及FT-IR的表征,以及通过对It-curve,IMPS和EIS的表征测试发现复合材料具有较好的光电性能,其次通过可见光驱动芬顿催化对对硝基苯酚的降解实验的数据结果和前面的光电化学测试得到的数据结果是一致的,说明我们制备的复合材料具有优异的光催化活性。3.Co-BiOCl复合纳米片的制备及其光催化性能的研究氯氧铋(BiOCl)纳米片由于其独特的层状结构是典型的光催化剂,但在可见光区域有较差的光吸收也是其在光催化降解污染物的实际应用方面受到了很大的限制。在拓宽光吸收的各种方法中,掺杂改性是一种有效的方法,因为它可以通过形成掺杂能级而基本上不改变层状结构来定制带结构。在这种情况下,可以保留BiOCl晶体中的静电场,又因为钴(Co)具有良好的光电化学性能,因此它是掺杂改性的理想元素,不仅能够扩大光吸收区域而且能够提高复合材料的电荷分离效率。在这项工作中,我们通过简单的水热方法制备了钴掺杂的BiOCl纳米片。复合材料通过SEM、XRD、以及FT-IR的表征,以及通过光电流测试发现复合材料具有较好的光电性能,又通过复合材料对二氧化碳光催化还原的实验数据证明该复合材料具有优异的光催化性能,最后说明我们实验设计的方案是合理的。