光催化技术被认为是解决能源与环境问题最有潜力的技术之一,其核心是光催化材料。单斜晶系钒酸铋（BiVO₄）的禁带宽度约为2.4 eV,是一种极具潜力的适用于水分解制氢和降解有机污染物的可见光驱动催化剂。然而因钒酸铋电子-空穴对的分离率低,导致光催化效率不高。因此,通过改性来提高钒酸铋光催化活性是拓展其应用的关键。通过金属元素自掺杂可提高光催化剂的性能,还能避免外来元素掺杂带来的负面影响。本文分别以氯化铋、水合硝酸铋作为铋源制备钒酸铋,并利用Bi元素的自掺杂进行改性,以提高其光催化性能。1.采用溶剂热法通过调节反应物中氯化铋和正钒酸钠的配比,合成了一系列不同掺杂量的Bi自掺杂钒酸铋。UV-vis DRS表征结果表明,不同Bi掺杂量的Bi_xVO₄具有相近的吸收边,Bi自掺杂可以提高钒酸铋可见光吸收。光电流及阻抗测试结果表明铋掺杂能降低钒酸铋的阻抗,增强光生电子-空穴对的分离和传导。光催化降解实验结果表明,500 W氙灯下反应3 h后,0.2 g/L Bi_1.0VO₄对浓度均为20 mg/L的亚甲基蓝（MB）和罗丹明B（RhB）降解率分别为72%和79%,而光催化活性最佳的Bi_1.3VO₄催化剂对应的降解率分别达到了83%和88%。2.用水合硝酸铋替换氯化铋作为铋源,在相同条件下合成了不同Bi掺杂量的钒酸铋。SEM和TEM表征结果显示钒酸铋晶体呈不规则片状结构,与BiCl₃作铋源合成的薄片状结构相比,厚度与粒径均有增大。光催化降解实验结果表明,500 W氙灯下反应3 h后,0.2 g/L N-Bi_1.0VO₄（N指硝酸铋作铋源）对浓度均为20 mg/L的MB和RhB的降解率分别为68%和75%,N-Bi_1.2VO₄催化剂光催化活性最佳,其对应的降解率分别为74%和81%,铋自掺杂后的钒酸铋光催化活性提高,但降解效率低于BiCl₃作铋源制备的相应样品。3.在成功合成铋自掺杂钒酸铋的基础上,选择光催化活性最佳的Bi_1.3VO₄与CuO复合以进一步提高其光催化活性。SEM和TEM表征结果显示,与Bi_1.3VO₄形貌相比,CuO/Bi_1.3VO₄样品也呈片状但尺寸与厚度均有所增大。BET分析表明,Bi_1.3VO₄与CuO复合后,比表面积明显增大。UV-vis DRS结果表明,CuO的引入可以使钒酸铋禁带宽度减小,使光吸收边向长波长方向移动,提高了其对可见光的利用率。光电流及阻抗测试结果表明,钒酸铋与CuO的复合能增强光生电子-空穴对的分离和传导。光降解实验结果表明,CuO的引入量为1 wt%时催化剂的活性最佳,500 W氙灯下反应2 h后,0.2 g/L催化剂对浓度均为20 mg/L的MB和RhB降解率分别可达80%和90%,而Bi_1.3VO₄催化剂对应的降解率仅分别为72%和82%。