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随着人口的增加以及工业化和城市化的加速,各种有机废水被大量排放,这严重影响了人类的身体健康以及地球的生态平衡。因此,治理和控制水体污染成为了环境领域亟需解决的问题。由于光催化技术具有氧化能力强,无二次污染,能耗低,催化剂可以重复利用,反应条件相对温和且易于操作等优点,因此,从环境保护与能源利用方面考虑,光催化技术具有巨大的应用前景。目前,科研工作者对光催化的研究主要集中在两个方面:一个是对常用的TiO2,SnO2与ZnO等宽带隙半导体进行改性,使其光响应范围拓展至可见光区域;另一种是寻找可响应可见光的新型半导体光催化剂,包括一些对可见光响应的氧化物,硫化物等。钼酸铋作为一种铋基Aurivillius氧化物半导体,由于其具有独特的层状结构、良好的光学性能以及优异的催化活性,成为了目前光催化领域的一个研究热点。本论文旨在通过溶剂热法探索钼酸铋的结构对其光催化性能的影响,并通过进一步对钼酸铋进行改性,以获得更高的光催化性能。本论文主要是围绕着钼酸铋基纳米材料的优化进行研究,通过对其结构与复合物进行优化设计,提高其光催化性能。主要研究内容如下:1.通过对溶剂热温度的优化,发现合适的温度可使Bi2Mo06形成蛋黄-壳(yolk-shell)结构。同时,也对yolk-shell结构Bi2MoO6的形成过程展开分析,发现其无模板形成yolk-shell结构主要是由于Ostwald熟化过程形成。在与纳米片结构和纳米颗粒结构Bi2MoO6的光催化性能对比发现,yolk-shell结构Bi2MoO6展现出更为优异的光催化性能,其对罗丹明B(Rhodamine B,RhB)的光催化降解在240 min内可达97%。这种优秀的光催化性能主要归咎于yolk-shell结构产生的多次光漫反射,从而提高了其对光的捕获能力。2.对碳纳米管(Carbon Nanotube,CNT)与碳球(Carbon Sphere,CS)进行酸化使其表面带有一定的负电荷。在溶剂热的过程中,由于碳材料表面负电荷产生的弱电场作用,Bi2MoO6在CNT或CS周围迅速成核生长,分别形成交联结构Bi2Mo06-CNT复合物或者核-壳(core-shell)结构CS@Bi2Mo06复合物。随着CNT与CS的引入,Bi2MoO6-CNT与CS@Bi2MoO6复合物的光催化性能与Bi2MoO6相比得到改善,这是由于交联结构复合物以及core-shell结构CS@Bi2MoO6复合物在光照射下电子可快速转移,从而达到降低光生-电子空穴对的复合的目的。优化后交联结构Bi2MoO6-CNT复合物在120 min内对RhB的降解率在89%。而对于优化后的core-shell结构CS@Bi2MoO6复合物,其在120 min内其对RhB的降解率在95%。3.将Bi4-2xMoxO6(x≤1)中Bi与Mo的比例进行优化,设计出yolk-shell结构的Bi2.38Mo0.81O6微球。由于Bi2.38Mo0.81O6微球中存在大量的缺陷,因此在光催化过程中产生大量的载流子可以被这些缺陷收集以及转移,从而提高其光催化性能。其中,Bi2.38Mo0.81O6展现出最佳的光催化性能,在120min内其对RhB的降解率为99%。再利用GO包裹于Bi2.38Mo0.81O6微球表面,在微波照射下对GO进行还原,可得到BMO@RGO复合物。由于RGO具有良好的电子传输性能,且Bi2.38Mo0.81O6与RGO具有良好的接触以及阶梯能级的存在,因此,在光催化过程中其光生载流子可迅速转移,从而达到降低光生-电子空穴对的复合的目的,最终实现其光催化性能的提高。优化过的Bi2.38Mo0.81O6@RGO复合物在80 min内对RhB的降解率为99%。4.在Bi2MoO6前驱中加入SnO2与TiO2,可制备出Bi2MoO6-SnO2与Bi2MoO6-TiO2异质结。由于SnO2与TiO2的存在,Bi2MoO6在SnO2或TiO2周围迅速成核及生长,形成异质结。由于异质结的形成,Bi2MoO6-SnO2与Bi2MoO6-TiO2异质结的光催化性能均得到比较大的改善。这是由于异质结中存在阶梯能级结构,这种阶梯能级结构有利于光生电子的迅速转移,从而有利于光催化性能的改善。其中,优化后的Bi2MoO6-SnO2异质结复合物在150min内其对RhB的降解率为97%以及在360 min内其对硝基苯的降解率为90%。而对于优化后的Bi2MoO6-TiO2异质结复合物,其在300 min内其对苯酚与硝基苯的降解率分别为96%与94%。