利用太阳能进行环境污染治理及能源转化的光催化技术近年来引起了科研工作者们的广泛关注。它可用于各种方面,如杀菌、自洁、空气净化、防雾、传热、散热和净水等。传统光催化剂TiO₂具有成本低,效率高,稳定性好等诸多优点。然而,它不能吸收可见光并且遭受着光生电子-空穴对的高复合速率的诟病。为了克服这些缺点,人们对新型光催化剂进行了深入的研究,尤其是在降解污染物和光能转换方面具有高利用效率的可见光驱动的半导体。其中,特别引起科研人员兴趣的是铋基可见光活性光催化剂,而在这类光催化剂当中,在紫外和可见光照射下具有高光催化活性和稳定性的钒酸铋所具有的优势更加明显,具有很大的研究意义和价值。此外,半导体之间的耦合可以起到协同效应的作用,提高太阳能的利用率并且降低电子-空穴对的复合率。因此,构建异质结构以及控制催化剂的形貌对光催化剂光催化效率的提升具有很大的研究价值。本论文中采用水热法以及静电纺丝法制备出了不同形貌结构的低维纳米级钒酸铋光催化剂,并且采用构建异质结构以及掺杂的方式对其进行了性能调控,最后通过实验制备的光催化剂对染料、有毒物质以及抗生素的降解效率对其性能进行了讨论研究。主要研究内容如下:1. 采用简单的静电纺丝技术结合煅烧工艺成功制备出P掺杂的BiVO₄纳米纤维光催化剂。实验所制得的纳米纤维具有良好的一维形貌结构,并且对四环素具有极好的光催化降解能力,在可见光下140 min对四环素的降解率达到了97.6%。通过对样品的紫外-可见漫反射研究发现,磷掺杂后的钒酸铋纳米纤维对可见光的吸收能力明显增强,且吸收范围产生了小幅度的红移现象。通过对样品的电化学性质测试发现掺杂以后的钒酸铋纳米纤维具有增强的光生载流子传递效率以及较小的内阻,并且通过Mott-Schottky曲线进一步研究了其性能提升的原因,发现1%P掺杂后的BiVO₄纳米纤维具有更高的载流子密度,具有更强的光催化活性。2. 采用水热法结合静电纺丝技术以及煅烧工艺合理的设计并且制备了BiVO₄/ZrO₂零维/一维异质结构光催化剂。制备的样品中钒酸铋量子点均匀的负载到氧化锆纳米带上,通过窄带隙且具有量子效应的钒酸铋量子点与宽带隙的氧化锆纳米带复合,使得制备出的样品在具有强光催化活性的同时具备了较强的稳定性,且由于其较小的尺寸而拥有较高的比表面积,样品对太阳光的吸收能力得到很大的提升。实验通过异质结构的构建,极大的减小了电子-空穴对的复合率,并且实验的合理性通过使用DFT方法模拟钒酸铋以及氧化锆的禁带宽度以及态密度得到了进一步的验证,所制备样品在模拟太阳光下对硝基苯的降解率达到了95.1%,也在降解罗丹明B时也表现出了94.6%降解率的优良性能。3. 使用水热法与静电纺丝法相结合的技术,且通过合适的煅烧工艺成功制备了BiVO₄/TiO₂多级异质结构纳米纤维光催化剂。制备的样品由钒酸铋纳米棒均匀的穿插在二氧化钛纳米纤维中构成,并且呈现出很好的一维形貌结构。这种多级的一维形貌异质结构光催化剂有利于对太阳能的吸收,光生载流子的传递效率得到有效提升,对比单一光催化剂,其光生电子-空穴对的复合率较低。本章实验通过对样品特殊形貌结构以及特殊物相异质结构的构建成功的提升了其光催化活性以及电化学性质,在模拟太阳光下对硝基酚的降解率达到了95.7%。4. 采用合理的设计以及静电纺丝技术结合煅烧工艺的方式成功制备了BiVO₄/Fe₂O₃/ZnFe₂O₄三元异质结构纳米纤维光催化剂。通过三种物质的复合成功的提高了其光生电子的传递速率并且大大降低了电子-空穴对的复合速率。制备的样品通过异质结构的成功构建将三种物质的优势结合到一起,发挥出独特的优势,在可见光下70 mim对四环素的降解率达到了96.7%,对染料罗丹明B的降解率高达98.9%,表现出十分优异的光催化性能。