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新型的富氧型半导体卤氧化铋BixOyBrz（X=Cl,Br,I）材料,其结构类似于卤氧化铋（Bi OX,X=Cl,Br,I）,都是由铋氧层与卤素离子交替排列形成的类石墨烯结构,由于在其内部形成了内建电场,使得化合物产生的光生电子空穴能得到有效分离,从而使这类材料展现出了良好的光催化性能。在这些材料中,Bi OBr、Bi4O5Br2和Bi5O7Br等由于具有合适的能带结构,因此显示出更加独特的光学、电学和催化特性。与Bi OBr（带隙值是2.88 e V）相比,Bi4O5Br2具有窄带隙（2.4 e V）和更负的导带位置（-0.4 e V）而引起研究者广泛的关注。但纯Bi4O5Br2纳米材料仍然存在量子效率低的缺点,从而影响光催化剂降解污染物的能力。本文以Re（NO3）3·6H2O（Re=Cu,Er,Cd）为金属离子源,采用微波水热法制备出纯相和金属离子单掺杂和共掺杂的Bi4O5Br2纳米结构的光催化剂。通过改变掺杂金属离子种类和浓度,制备出薄片状的纳米结构光催化剂,并系统研究了其可见光光催化性能。本文主要研究内容包含以下三个方面工作:（1）采用一步水热法和微波水热法合成出Bi OBr和Bi4O5Br2光催化剂。在模拟可见光照射条件下,实验采用SMZ作为污染源评估了制备的Bi OBr和Bi4O5Br2光催化剂的光催化活性。研究结果表明,与Bi OBr催化剂材料相比,Bi4O5Br2具有更窄的带隙结构,更多的反应活性位点（OVs）,以及更强的光催化活性。通过对Bi4O5Br2光学性质和光催化活性的分析,Bi4O5Br2相较于Bi OBr对广谱类药物抗生素的降解效率提高了20%,这主要是由于在催化反应过程中·O2-和·OH-在反应中起主导作用。（2）采用微波水热法制备了纯的Bi4O5Br2和金属单掺杂和共掺杂Bi4O5Br2光催化剂,并模拟在可见光照射条件下,研究了光催化去除广谱类药物抗生素磺胺甲恶唑的催化效果。与本征Bi4O5Br2催化剂相比,单掺杂的Bi4O5Br2催化剂的光催化活性较纯Bi4O5Br2的有所提升,但共掺杂的Bi4O5Br2光催化剂中Er Cd-Bi4O5Br2和Cu Cd-Bi4O5Br2光催化剂活性具有更显著的提高。光催化剂Bi4O5Br2、Cu-Bi4O5Br2、Er-Bi4O5Br2、Cd-Bi4O5Br2和共掺杂Er Cd-Bi4O5Br2和Cu Cd-Bi4O5Br2的光降解率分别达到了20%、60%、55%、34%、100%和95%。而由Cu-Bi4O5Br2、Er-Bi4O5Br2、Cd-Bi4O5Br2、Er Cu-Bi4O5Br2、Er Cd-Bi4O5Br2和Cu Cd-Bi4O5Br2引起的SMZ的降低速率常数分别是Bi4O5Br2的4.12、3.8、2.26、2.07、12.12和15.96倍。结果表明,Cu-Bi4O5Br2、Er-Bi4O5Br2和Cd-Bi4O5Br2的单掺杂光催化剂存在单金属离子的催化效应,Er Cu-Bi4O5Br2、Er Cd-Bi4O5Br2和Cu Cd-Bi4O5Br2的共掺杂光催化剂存在双离子协同催化效应。该光催化活性的提高主要归因于金属共掺杂Bi4O5Br2后,产生了更多种类的自由基官能团参与了催化反应。（3）基于第一性原理对Bi4O5Br2材料进行了理论研究。系统分析了金属掺杂Bi4O5Br2催化剂的光学和催化特性。在可见光范围内,具有窄带隙的样品可以很容易地提升材料的光催化性能。理论计算结果显示Bi4O5Br2以及金属掺杂Bi4O5Br2材料的带隙分别为:Bi4O5Br2（2.77 e V）、Cu-Bi4O5Br2（2.70 e V）、Er-Bi4O5Br2（2.75 e V）、Cd-Bi4O5Br2（2.71 e V）、Er Cd-Bi4O5Br2（2.69 e V）和Cu Cd-Bi4O5Br2（2.67 e V）。研究结果表明,金属单掺杂和共掺杂都会使带隙减小,但金属共掺杂的带隙比金属单掺杂的带隙更小,有效光谱范围更宽,这大大促进了材料的光催化活性。为了进一步研究Cu、Er和Cd离子对掺杂体系电子结构及光催化活性的影响,本文计算了Bi4O5Br2、Cu-Bi4O5Br2、Er-Bi4O5Br2、Cd-Bi4O5Br2、Er Cu-Bi4O5Br2、Er Cd-Bi4O5Br2和Cu Cd-Bi4O5Br2光催化剂的总体态密度（TDOS）和部分态密度（PDOS）。结果表明,分离的电子和空穴在CB底部和顶部参与的氧化还原反应使得光生电子和空穴复合的效率降低,改善了光催化反应活性。另外,计算的电荷密度差分结果显示,金属离子的掺杂提供了额外的电子和空穴,促进了反应物的催化活性,导致了Bi4O5Br2催化剂中自由基的产生和污染物降解的提升。特别是Cu-Cd与Er-Cd共掺杂可以有效提高电荷分离效率,抑制电子-空穴对的复合,从而获得优异的光催化性能。