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半导体光催化技术是一种绿色环保且极具前景的能源转换技术。作为一种新型的窄带隙半导体材料,Bi2W06因其良好的可见光响应和光催化活性而有望应用于水中污染物的治理。然而,较高的载流子复合率和较低的载流子迁移效率严重制约着其实际应用。为此,本文成功改性并制备了几种具有优良可见光响应的鉍基光催化材料。通过结构解析以及光催化性能的分析,研究了形成固溶体,形貌优化,离子掺杂和构筑异质结对Bi2W06光催化剂活性的影响。主要研究内容及结论如下:(1)通过形成固溶体的方法增强Bi2W06的可见光光催化降解性能。采用溶剂热法制备了 BiOBr纳米微球。随后以BiOBr作为模板,采用离子交换法制备出Bi2MoxW1-xO6固溶体空心微球。结果表明x=0～0.8范围内Bi2MoxW1-xO6为连续固溶体,且其结构可归属为正交晶系的Bi2W06相。少量Mo元素引入Bi2W06的晶格并替代W位可以有效减小Bi2MoxW1-xO6固溶体的禁带宽度,增强固溶体的可见光响应。而过量Mo元素则会引入晶格畸变导致缺陷增多而使光催化活性降低。在可见光条件下,Bi2Mo0.4W0.6O6样品对罗丹明B,苯酚和盐酸四环素均表现出优异的降解能力和重复稳定性。其对应的反应速率常数k分别为 0.024 min-1,0.016 min-1 和 0.007 min-1。Bi2MoxW1-xO6 空心球的形成基于柯肯达尔效应(kirkendalleffect)。即离子交换过程中,自外向内扩散的MO42-(M = W或Mo)和自内向外扩散的Br-之间的速度差引发质量迁移。(2)通过添加表面活性剂(PVP)的水热反应制备了不同形貌的Bi2W06纳米材料,并研究PVP添加量,分子量和pH值对Bi2WO6形貌和结构的影响。研究表明PVP在水热反应中对Bi2WO6纳米晶核的吸附和联立作用是导致Bi2WO6由二维片层结构向三维异质结构的转化关键。反应体系pH值由酸性条件变为碱性条件的过程会降低Bi2WO6晶核的生成速率并减弱PVP分子链在晶核表面的吸附作用,使得Bi2WO6更易于沿(001)晶面各向异性生长成片层结构。0.2 g PVP修饰的Bi2WO6纳米花对罗丹明B具有较好的光催化降解能力,其反应速率常数k为0.003min-1,光催化活性的提升归因于PVP-Bi2WO6样品的高比表面积和良好的染料吸附能力。(3)通过离子共掺的方法增强Bi2WO6的可见光响应和催化能力。采用水热法制备了 Er/Nd共掺杂的Bi2WO6纳米片。Er和Nd掺杂在Bi2WO6能带结构中引入新的杂质能级,在一定程度上拓宽了 Bi2WO6的可见光响应能力。UV-vis DRS测试发现Er3+和Nd3+离子于524 nm和585 nm处存在两个上转换光谱峰,这种上转换效应可将吸收的可见光转化为紫外光供Bi2WO6激发生成载流子,并参与到光催化反应中。1%Er和1%Nd共掺的Bi2WO6光催化剂对罗丹明B,甲基橙,苯酚,盐酸四环素均有良好的降解,其对应的反应速率常数k分别为0.034 min-1,0.026 min-1,0.013 min-1 和 0.013 min-1。此外,提出了 Er/Nd 共掺提升Bi2WO6光催化活性的反应机理,即Er3+/Nd3+氧化还原对中Er3+和Nd3+离子间电子的相互补偿作用担当了电子捕获中心的作用,促进了光生电子的分离并延长了载流子寿命。(4)通过构筑异质结的方法增强Bi2WO6的载流子分离能力。采用一步水热法制备了 Ti02/Bi2WO6纳米花,这种水热方法负载的TiO2纳米颗粒和Bi2WO6纳米花表面结合紧密,有利于光生载流子的迁移和分离。TiO2负载量直接影响了 TiO2/Bi2WO6光催化剂的性能,其中60 wt%TiO2负载的Bi2WO6具有最高的光催化活性。具体来说,60wt%TiO2/Bi2WO6异质结光催化剂对罗丹明B和甲基橙在可见光下表现出优异的降解能力和重复稳定性,其对应的反应速率常数k分别为0.075 min-1和0.056 min-1。时间分辨荧光光谱研究表明TiO2/Bi2WO6光生载流子的寿命得以延长,这归结于异质结形成导致载流子在半导体间的定向迁移所致。(5)制备了 TiO2/Bi2WO6纳米粉体喷涂的光催化混凝土,初步研究了分散剂、催化剂组分和催化剂负载量对光催化降解甲醛气体的影响。研究表明添加CTAB作为分散剂可有效提升TiO2/Bi2WO6复合光催化剂在待喷涂溶液中的分散性,进而被均匀地喷涂在混凝土表面。经对照试验,负载密度为5 g/m2,喷涂有90wt%TiO2/Bi2WO6光催化混凝土甲醛的去除效率最高,24小时内达到83%。其对甲醛的光催化降解率是同等TiO2负载量的2.1倍。