近年来,光催化技术在水体污染治理和土壤修复等环境领域的应用,引起了世界范围的密切关注。其中对光催化体系和光催化材料进行合理设计和选择尤为重要。在众多的光催化剂中,铋系材料是近年的研究热点之一。目前已报道的铋系材料中,铋元素大多为+3价;对于含高价态铋的材料,虽然结构性质特殊,反应活性高,却未进行深入研究应用。故本论文设计并制备了一系列含高价铋的材料,包括非化学计量比的铋铜双金属氧化物,p-n异质结型的铋酸钠/氯氧化铋的复合物和四氧化二铋/氯氧化铋的复合物,通过测定其对污染物的光催化活性,探究光催化提升机理和环境催化应用。为了进一步实际环境应用,相关反应体系从理想状况的纯水体系,拓展到了实际的湖水河水体系以及城市土壤范畴。主要工作内容如下:1.通过一步老化法,在室温条件下合成了非化学计量比Cu_0.84Bi_2.08O₄,通过使用X射线光电子能谱分析了铜铋双金属氧化物的表面元素及价态。利用其在光辅助条件下过硫酸盐活化,构建了Cu_0.84Bi_2.08O₄/过硫酸盐/可见光的反应体系,提升对抗生素环丙沙星的催化降解性能。通过捕获剂实验和电子顺磁共振表征测定了反应体系中的活性自由基,证明硫酸根自由基和羟基自由基为反应活性物种,两者产生的的主要活性位点分别为铜元素和高价态元素,结果表明Cu_0.84Bi_2.08O₄具备比其他铋系材料和过硫酸盐活化体系更明显的优势。通过测定Cu_0.84Bi_2.08O₄/过硫酸盐/可见光的反应体系对环丙沙星降解过程中有机碳变化和测定降解产物抗菌性能,发现降解过程中虽然没有实现对环丙沙星的完全矿化,但降解产物的抗菌性能降低了约95%,有效减少了细菌对其产生耐药性的可能。通过循环实验发现反应体系稳定性好,可多次使用和再生。通过电感耦合等离子体质谱测定反应后溶液中的离子含量,发现离子溶出量低,不易对环境产生二次污染。同时考察了包括过硫酸盐投加量、催化剂用量、环丙沙星浓度、反应pH值、阴离子的干扰、以及离子强度等一系列环境因素对环丙沙星降解活性的影响以及在实际水体（河水）中降解效率。此外研究还发现Cu_0.84Bi_2.08O₄/过硫酸盐/可见光的反应体系对其他抗生素、环境激素、农药、染料等有机物也具有良好降解活性,表明该反应体系具有实际应用的前景。2.室温下通过刻蚀法制备了NaBiO₃/BiOCl复合型光催化剂。通过高倍透射电子显微镜、莫特肖特基曲线法、X射线光电子能谱、傅立叶红外光谱以及拉曼光谱等表征证明该复合型光催化剂是典型的B型p-n异质结结构。光催化降解实验表明这种结材料对卡马西平具有良好的光催化降解能力,并通过捕获剂实验和探针实验确定了反应过程中的主要活性物种为空穴,次要活性物种为超氧自由基。通过固体紫外、时间分辨荧光光谱、电化学交流阻抗和光电流的表征,发现NaBiO₃/BiOCl的p-n异质结相比单组份材料具有更高的载流子分离效率。其活性提升的主要原因为:BiOCl分布在p-n异质结材料表面,有利于空穴的传导和利用活性物种。通过液质联用检测分析了卡马西平的光降解产物。通过进行循环实验、离子溶出实验和生物细胞毒性实验,表明相对单组份材料NaBiO₃/BiOCl复合光催化剂具有良好的稳定性和生物相容性。讨论了水体中溶解性有机物和溶解离子,对卡马西平降解的影响。测定了NaBiO₃/BiOCl复合材料在两类五种实际水体（河水,湖水）中对卡马西平降解的活性,结果在实际水体中仍能实现与理想条件下相当程度的降解效果。3.通过水热法与沉积沉淀法两步法,合成了Bi₂O₄/BiOCl复合物型光催化剂。通过对水体系和土壤表面染料和抗生素进行光降解实验表明,在水体系和土壤体系中Bi₂O₄/BiOCl复合材料具有良好的光催化能力。通过电化学表征测试表明,Bi₂O₄/BiOCl复合型光催化相比单组份材料的活性提升是由于高效的载流子分离效率以及增强的电流响应能力。与此同时,通过固体紫外和活性测试结果,显示土壤由于本身具有良好的吸光能力,在和一定量催化剂材料的杂化结合过程中,能够通过敏化作用提升光催化能力。通过自由基捕获剂实验,证明空穴、超氧阴离子和羟基自由基为Bi₂O₄/BiOCl复合材料降解甲基橙的主要活性物种,而在腐殖酸存在的条件下羟基自由基几乎不作为活性物种。通过对染料和抗生素的混合污染物进行降解表明,相比P25,Bi₂O₄/BiOCl复合材料在对混合污染物进行降解时展现出明显良好的选择性。