四氧化二铋（Bi₂O₄）,铋基氧化物家族的新成员,为3价和5价混合价态的铋氧化物。其带隙较窄,1.94-2.1eV,具有较好的可见光催化活性,而且可见光催化性能优于一些常见的光催化剂如CdS,Bi₂O₃。然而,单独用Bi₂O₄作为光催化剂,存在光生电子-空穴对复合较快的缺点,限制了其光催化性能。因而,有必要采取有效策略提高Bi₂O₄电子-空穴对的分离效率,抑制光生载流子的复合,提高其光催化性能。构建异质结,尤其是II型异质结,是提高光生载流子分离效率的有效手段。Bi₂O₄和TiO₂具有交错的能级关系,用TiO₂与Bi₂O₄复合可以构建II型异质结,从而提高Bi₂O₄光生电荷的分离效率及其可见光催化性能。碳量子点（CQDs）,一种廉价、无毒、化学稳定性好的新型碳纳米材料。CQDs良好的导电子性能,可以分离和转移光生电子,提高电子-空穴对的分离效率。此外,CQDs的上转换效应,可以将近红外光转换为可见光,为有效利用太阳光谱中的近红外光能量开辟了一条新途径。因此,将CQDs沉积到Bi₂O₄-TiO₂异质结上,既可以进一步提高光生电荷的分离效率,又可以利用太阳光谱中的近红外光,提高太阳光的利用率。为了提高Bi₂O₄的光催化性能,本论文开展了以下三方面的工作:一,通过水热法制备TiO₂纳米带-Bi₂O₄ II型异质结。在TiO₂纳米带-Bi₂O₄异质结中,Bi₂O₄光生电子向TiO₂导带迁移,光生空穴停留在Bi₂O₄价带,从空间上分离电子-空穴对,提高电子-空穴的分离效率,从而提高Bi₂O₄对甲基橙及苯酚的可见光催化活性。甲基橙（MO）可见光催化降解过程活性物种捕获实验结果表明,对于TiO₂纳米带-Bi₂O₄异质结,h⁺和·O₂^-是光催化反应过程中最主要的活性物种。实验表明这种新型异质结能有效提高光催化性能。二,以多孔分级结构TiO₂微球为基体,在TiO₂微球孔结构中原位生长Bi₂O₄,构建TiO₂微球-Bi₂O₄异质结。TiO₂微球独特孔结构的限域作用,使Bi₂O₄的形貌由原来的次微米级棒状结构变为纳米颗粒。在TiO₂微球-Bi₂O₄异质结中,Bi₂O₄纳米颗粒缩短光生电荷从内部向表面迁移的时间,促进光生电荷分离。另外,TiO₂纳米片与Bi₂O₄纳米颗粒紧密接触,增大异质界面接触面积,也可以提高电子-空穴对的分离效率。再次,TiO₂微球-Bi₂O₄异质结更大的比表面积和孔容,有利于溶液中低浓度反应物吸附和富集到催化剂表面,加快光催化反应的进行。通过上述三方面的共同作用,TiO₂微球-Bi₂O₄ II型异质结对MO和苯酚的可见光催化活性得到显著提高。三,采用水热法将CQDs沉积到TiO₂微球-Bi₂O₄异质结上,制备CQDs-TiO₂微球-Bi₂O₄三元复合物。在三元复合物中,通过Bi₂O₄与TiO₂界面的II型异质结作用,促进光生电荷的分离,通过CQDs的导电子作用,进一步分离和转移Bi₂O₄及TiO₂的光生电子,从而提高三元复合物的可见光及模拟太阳光催化活性。此外,通过CQDs的上转换效应,将近红外光转换为可见光来激发Bi₂O₄,使三元复合物产生近红外光催化活性,提高太阳光的利用率。