半导体光催化技术在解决能源危机、环境污染等方面具有极其重要的意义。但是传统半导体,如TiO₂等由于其禁带宽度大,可见光利用率低（不足5%）,且光生载流子耦合较快限制了它的应用。近几年新开发出来的铋基-光催化剂,Bi PO₄和Bi OBr等都具有比二氧化钛更好的催化活性,但同二氧化钛一样,较低的可见光利用率和较快的光生载流子耦合速率限制了它们的应用。因此,通过各种方法进行改性以获得高效的光催化剂是十分必要的,而其中金属负载及异质结的构筑,是提高催化剂光催化性能的简单、有效的方法。本论文分别以传统TiO₂还原后的黑色TiO₂、新型铋基-光催化剂Bi PO₄和Bi OBr为基体,负载金属纳米颗粒或其它半导体材料构筑异质结,并研究了它们的光催化性能。本论文主要研究内容如下:（1）Ti³⁺自掺杂IO-B-TiO₂/Ni复合材料的制备及其光催化还原CO₂性能的研究利用乳液聚合方法制备了单分散的聚苯乙烯（PS）微球,然后通过垂直沉积法制备PS光子晶体模板。在模板间隙浸入钛酸四正丁酯（TBOT）、氯化镍（Ni Cl₂）前驱体,然后在马弗炉中煅烧移除模板,并通过一步还原法在TiO₂氢化的同时将部分金属Ni还原。制备了具有Ti³⁺掺杂、金属Ni负载的反蛋白石结构的黑色TiO₂。通过傅立叶红外光谱、扫描电子显微镜、荧光光谱等测试手段对复合材料进行表征。在可见光照射下,比较了商业P25与IO-B-TiO₂/Ni复合材料光催化还原CO₂的性能,结果表明IO-B-TiO₂/Ni复合材料的CO形成速率是12.13μ·mol·g^-1·h^-1,分别是P25,IO-W-TiO₂和IO-B-TiO₂的10.1,5.1和2倍。并在此基础上提出了光催化还原CO₂的机理。（2）具有氧空位、Z方案的Bi PO₄/Bi₂MoO₆异质结复合材料的制备及其光催化降解亚甲基蓝性能的研究以乙二醇为溶剂,高温高压为反应条件,利用一锅简单溶剂热法合成了不同摩尔比例的Bi PO₄/Bi₂MoO₆异质结复合材料。研究了Bi和Mo不同比例对催化剂的形貌和降解亚甲基蓝的性能影响。利用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪（XRD）、紫外等测试方法来对产物进行表征,在可见光照射下,比较了Bi和Mo不同比例的光催化性能,结果表明BMo P-1-3催化剂具有最高的催化活性,其降解速率是0.02036 min^-1,分别是纯Bi PO₄和Bi₂MoO₆的1.65和1.22倍,并提出了Bi PO₄/Bi₂MoO₆异质结光催化降解亚甲基蓝的机理。（3）具有增强的可见光光催化活性的三维Pt/Cd S/h-Bi OBr微球的原位合成及光催化降解亚甲基蓝性能的研究以乙二醇和异丙醇为共溶剂,通过溶剂热法合成三维Bi OBr纳米花微球。将三维Bi OBr在高温下氢气处理后,形成氢化Bi OBr（h-Bi OBr）,即Bi₂O₃和Bi OBr球形异质结。以h-Bi OBr为载体,将氯化镉（Cd Cl₂）、硫化钠（Na₂S）前驱体引入h-Bi OBr球上,原位合成了Cd S/h-Bi OBr异质结。后再将氯铂酸（H₂Pt CI₆）引入Cd S/h-Bi OBr,经过Na BH₄还原,制备了三维Pt/Cd S/h-Bi OBr微球。利用扫描电子显微镜、XRD、紫外等测试方法来对产物进行表征,在可见光照射下,降解MB的光催化速率常数为0.02658 min^-1,分别是h-Bi OBr/Cd S,h-Bi OBr和Bi OBr的1.17、1.67和3.39倍,在此基础上,研究了三维Pt/Cd S/h-Bi OBr微球光催化降解亚甲基蓝的机理。