随着人口数量的不断增长和工业化进程的迅速加快,环境污染尤其是水污染已经成为制约人类社会进步的重要原因之一,如何为人类提供满足生产生活需求的干净水资源是当今社会面临的巨大的挑战。传统的水污染治理技术存在着成本高,能耗大等弊端,在实际的水处理应用中存在一定的问题。光催化技术能够利用光催化材料将太阳能转化为化学能的这一优势进行水中污染物的降解,成为一种极具潜力的水污染处理技术。然而传统的光催化材料例如TiO₂,ZnO等由于禁带宽度较宽,只能吸收紫外光,对太阳光的利用率很低。为了提高对可见光的利用率,对可见光响应的光催化剂成为了研究的热点之一。本文采用对可见光响应的半导体光催化剂BiOI为研究对象,为了改进传统的BiOI光生载流子复合率高,光腐蚀现象严重等问题,分别构建了花状BiOI/MnO₂半导体异质结及花状BiOI/MnO₂/GO三元复合物,以提高催化剂的活性及其循环性能。首先通过简单的水热法和室温磁力搅拌法制备了花状BiOI/MnO₂异质结,并通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线粉末衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、荧光发射光谱（PL）和紫外可见漫反射分析方法对可见光催化体系的相组成、微观形貌结构和光吸收等特性进行详细的分析;通过降解有机污染物罗丹明B,确定两者的最优质量比;通过活性物质捕获实验等方法对BiOI/MnO₂可见光光催化活性体系活性机理进行了系统的研究。结果表明,BiOI/MnO₂复合物中球状BiOI负载于花状MnO₂表面。当BiOI与MnO₂的质量比为5︰1时,其光催化降解效率最高,60 min内RhB降解效率能够达到99.18%,循环四次后,其光催化活性仅有少量的降低。通过紫外可见漫散射光谱和荧光发射光谱分析,这种复合物对可见光的吸收强度变强,光生载流子的复合率降低。对反应体系活性物种捕捉实验表明,活性物种为·O₂^-和h⁺。该研究为其他的BiOX（X=F、Cl、Br）和MnO₂复合提供了很好的借鉴。采用改进的Hummers方法制备氧化石墨烯,以氧化石墨烯为前驱体,利用一步水热法制备花状MnO₂/GO复合物;以花状MnO₂/GO复合物为前驱体,室温沉淀法制备了不同氧化石墨烯掺入量的BiOI/MnO₂/GO三元花状复合物,并研究了其光催化降解有机污染物罗丹明B的活性。结果表明,首先花状MnO₂和氧化石墨烯负载在一起。其次,球状的BiOI负载在花状的MnO₂和氧化石墨烯的片层上,当氧化石墨烯的掺入量为10 mg时,BiOI/MnO₂/GO-10复合物光催化活性最强,光照40 min,BiOI/MnO₂/GO-10复合物对RhB的降解效率达到99.98%。通过紫外可见漫散射光谱、荧光光致光谱分析,该三元复合物对可见光的吸收波长范围变宽,荧光强度下降,说明光生载流子的分离效率提高。活性物种捕获实验表明,·O₂^-、h⁺及·OH是该催化反应体系的活性物种。