因其独特的电子结构,铋系半导体是一类有较好应用前景的可见光催化材料。作为铋系家族新成员,n型Bi₂O₄具有窄带隙（～2.0 e V）和Bi³⁺、Bi⁵⁺混合价态,呈现了较好的可见光催化活性。不过,单组份Bi₂O₄光催化剂存在光生载流子容易复合的缺点。此外,其次微米棒状结构导致比表面积很小,表面活性浓度很低,严重影响Bi₂O₄的光催化效率。理论上,任意p型半导体与任意n型半导体复合均有可能形成p-n异质结,因而可选择多种p型半导体与n型Bi₂O₄复合构建Bi₂O₄基p-n异质结。利用p-n结内建电场可以促进光生电子、空穴在异质结构界面定向迁移,从而在空间上分离光生电子-空穴对,提高光生载流子分离效率。因此,本论文以Bi₂O₄为研究对象,以构建p-n异质结以及调控Bi₂O₄形貌为目标,开展了以下研究工作:第一,首先以Na Bi O₃·2H₂O为铋源,分别采用水热和稀HCl酸刻蚀法制备次微米棒状Bi₂O₄和氧缺陷Bi OCl-OVs;然后,以Bi₂O₄和Bi OCl-OVs为原料,通过液相分散、搅拌法制备Bi OCl-OVs/Bi₂O₄p-n异质结。通过p-n结内建电场对Bi₂O₄可见光激发载流子的空间分离作用,以及Bi OCl-OVs氧空位对光生电子的捕获作用促进光生电子-空穴对分离,降低光生载流子复合机率;另外,氧缺陷导致Bi OCl-OVs吸收一部分可见光,产生载流子,提高载流子浓度,从而提高Bi OCl-OVs/Bi₂O₄p-n结的可见光催化活性。光催化活性结果表明,当Bi OCl-OVs与Bi₂O₄的摩尔比为2:5时,Bi OCl-OVs/Bi₂O₄p-n异质结具有最佳可见光催化性能,对甲基橙（MO）和双酚A（BPA）的降解性能分别是Bi₂O₄的1.66和2.71倍;活性物种捕获结果表明,空穴（h⁺）和超氧自由基（·O₂^-）是光催化降解反应过程中的主要活性物种。第二,以Bi（NO₃）₃·5H₂O、KCl和Na Bi O₃·2H₂O为原料,采用一锅水热方法,原位制备Bi₂O₄/Bi₂O₃-O p-n异质结。扫描和透射电镜结果表明,Bi₂O₄/Bi₂O₃-O中Bi₂O₄既存在棒状结构又存在颗粒状结构,并且与Bi₂O₃片状结构紧密接触形成异质结。光催化实验结果显示,性能最优的Bi₂O₄/Bi₂O₃-O-3样品对于甲基橙降解性能是Bi₂O₄的2.4倍;对于苯酚的降解性能是Bi₂O₄的1.49倍。通过原位合成的p-n异质结制备方法简单,且界面电荷相互作用更强;此外,由于Bi₂O₃是窄带隙半导体,因此异质结的光利用率能够得到进一步的提升。第三,以Na Bi O₃·2H₂O为唯一铋前驱体,采用稀盐酸蚀刻和水热相结合方法合成纳米Bi₂O₄/Bi₂O₃-AH p-n异质结。通过改变稀盐酸的加入量,可以控制异质结中Bi₂O₃的含量。光催化实验结果显示,Bi₂O₄/Bi₂O₃-AH-5样品在可见光下对甲基橙和苯酚的降解性能分别是纯Bi₂O₄样品的5.06倍和2.16倍。扫描和透射电镜结果表明,Bi₂O₄/Bi₂O₃-AH中Bi₂O₄全部为纳米颗粒结构,该结构可以有效地缩短其光生载流子迁移的距离,延长载流子的寿命。因此,该方法在实现纳米级的Bi₂O₄的同时构建纳米级的Bi₂O₄/Bi₂O₃-AH p-n结,进一步提高了载流子的分离效率和光催化活性。活性物种捕获实验和电子顺磁共振谱（ESR）光谱结果表明,在光催化降解过程中,空穴（h⁺）和超氧自由基（·O₂^-）分别是第一和第二活性物种。