面对日趋严峻的能源短缺与环境污染问题,半导体光催化技术为人们提供了一种高效利用太阳光进行能源转换和治愈环境的途径。Ti O₂,因具有无毒、无害、廉价、氧化能力强、光催化活性高并且稳定等优点,被认为是一种理想的光催化材料。但是Ti O₂具有较大的禁带宽度（约3.2 e V）,只能利用太阳光谱中不到5%的紫外光部分,光谱利用率低;同时,Ti O₂光生载流子较易复合,量子效率较低,这些因素限制了Ti O₂的实际应用。因此,对钛基光催化材料进行修饰和改进,以拓展光谱吸收范围、提升光生载流子分离效率;以及开发新型高效稳定可见光催化剂成为目前光催化领域的重点研究课题。基于以上考虑,我们主要开展了以下两方面工作:一方面,我们通过元素掺杂以及半导体耦合手段,分别对钛酸铋和二氧化钛材料进行性能改善,提高其光催化性能;另一方面,我们致力于开发新型多酸基可见光催化剂。具体内容如下:1.我们通过简单经济的静电纺丝/煅烧技术,成功制备了一系列Cr掺杂Bi₄Ti₃O₁₂/Bi₂Ti₂O₇复合纤维（BTO-x;x为Cr（NO₃）₃·9H₂O质量;x=0.01,0.02,0.04,0.06,0.08）,纤维直径大约为100±30 nm。通过调控Cr掺杂量,不仅可以调整复合物中Bi₄Ti₃O₁₂和Bi₂Ti₂O₇的能带结构,拓展复合纤维对可见光的吸收。而且,还能够调节Bi₄Ti₃O₁₂/Bi₂Ti₂O₇异质结构中Bi₂Ti₂O₇组分含量比例,通过优化两组分比例,可以增强异质结界面效应,提升光生载流子分离效率。光催化实验表明,Cr掺杂Bi₄Ti₃O₁₂/Bi₂Ti₂O₇复合纤维具有优异的可见光降解甲基橙（MO）活性。我们还考察了不同Cr掺杂量对最终复合物光催化性能的影响,其中,BTO-0.08具有最高光催化活性。本研究意义在于:我们通过简单Cr掺杂方法,不仅拓展了钛酸铋材料的光谱吸收;而且构建了Bi₄Ti₃O₁₂/Bi₂Ti₂O₇异质结构,有效促进了光生载流子分离,这为设计合成新型可见光催化剂提供了思路。2.我们采用阴离子具有强氧化还原性质的多金属氧酸盐作为前驱体,通过简单固相球磨法和原位光还原方法,成功制备了新型多酸基表面等离子体光催化剂:Ag/Ag_xH_3-xPMo₁₂O40-x(简化为Ag/Ag HPMo₁₂-x;x代表光照时间:x=2,4,6,8 h)。在Ag/Ag HPMo₁₂中,Ag+作为抗衡阳离子有效降低多酸H₃PMo₁₂O₄₀的溶解度,形成的Ag HPMo₁₂具有纳米线形貌且直径为45±10 nm。复合物中Ag含量可由光照时间来调控,其粒径大小为5-15 nm。Ag纳米粒子（NPs）具有表面等离子体共振效应（SPR）,可以有效拓展复合物的光谱吸收,同时,Ag NPs SPR产生的强烈局部电磁场,能够加速Ag/Ag HPMo₁₂中光生e-和h+的快速分离和传递。这些因素都有利于提高Ag/Ag HPMo₁₂的光催化活性。催化实验结果表明,Ag/Ag HPMo₁₂具有高效、稳定的可见光（λ>420 nm）降解MO和还原Cr（VI）催化活性。其中,Ag/Ag HPMo₁₂-4具有最高光催化活性。Ag/Ag HPMo₁₂催化剂的成功制备,不但弥补了传统多酸基光催化剂只能利用紫外光的缺点,还解决了表面等离子体光催化剂不稳定,易被光腐蚀的问题。该研究工作拓展了多酸作为光催化剂的应用,为今后设计和制备新型可见光响应多酸基光催化剂提供一定参考价值。3.我们通过简单静电纺丝/煅烧技术以及原位沉积方法,成功制备了一系列Ag NPs负载PMo₁₂/Ti O₂(PMo₁₂=H₃PMo₁₂O₄₀)纳米纤维复合物:PMo₁₂/Ti O₂/Agx（x=0.05,0.1,0.2,0.3 g）,并考察了PMo₁₂含量、煅烧温度以及Ag负载量对复合材料光催化活性的影响。其中,PMo₁₂/Ti O₂复合纤维的直径为130±30 nm,Ag纳米粒子的直径为15±5 nm。由于PMo₁₂的窄禁带（2.4 e V）以及Ag NPs SPR吸收,有效拓展了PMo₁₂/Ti O₂/Ag在可见光范围内的吸收。同时,Ag NPs SPR产生的强烈局部电磁场,提高了复合物中光生电荷载流子分离效率。光催化实验结果表明,PMo₁₂/Ti O₂/Ag具有高效、稳定的可见光（λ>420 nm）降解MO和还原Cr（VI）催化活性。其中,PMo₁₂/Ti O₂/Ag0.1具有最高光催化活性。PMo₁₂/Ti O₂/Ag的成功制备,一方面,有效拓展了Ti O₂的光谱吸收、提高了光生载流子分离效率;另一方面,解决了多酸通常作为均相催化剂回收困难问题,同时,弥补了POMs/Ti O₂催化体系只能利用紫外光的缺点。该研究工作为发展其它新型复合催化剂提供了一些新思路。