半导体光催化技术是一种理想的污染治理技术，在降解有机污染物方面显示出巨大的潜力。在传统的光催化剂中，TiO2作为一种有效的光催化剂被广泛应用于紫外线(UV)下的水分解和有机污染物降解。但由于其较高的带隙能(3.0~3.2eV)，只能在约占太阳能光能7%的紫外光区诱导光子。因此为了充分利用太阳能，开发在可见光区具有响应的光催化剂具有重大意义。铋系光催化剂半导体材料及其复合物因为其电子结构独特、稳定性较高以及良好可见光催化活性等优点已经引起众多研究者的关注。
　　在本论文工作中，采用温和的低温液相合成技术，通过控制反应条件，优化合成方法制备了一系列铋系半导体复合材料，包括Bi/BiO2-x复合微纳米空心饼、Bi/Bi2O2CO3/Bi12O17Cl2复合纳米片和Bi/Bi12SiO20纳米线材料。其中主要研究了单质Bi与不同的铋系化合物复合材料的制备，探讨了不同组成的光催化剂对光催化活性的影响，揭示了在制备光催化剂时复合物成分控制的重要意义。
　　第一部分工作：研究了以葡萄糖为还原剂，在水溶液中通过低温液相还原法合成了Bi/BiO2-x复合微纳米空心饼材料。在标准实验的基础上，进一步研究了反应时间、NaOH的加入量、PVPK30的浓度以及反应温度等反应参数对产物形貌和结构的影响，探讨了样品的形貌、结构和光学性能，通过在可见光激发下降解左氧氟沙星(LEV)来研究样品的光催化活性。其中还原时间为40min样品具有最优的LEV降解效果，可见光照射60min，降解率高达96.1%，并且通过捕获实验研究光催化过程中产生的活性物种，推断材料的光降解机理。
　　第二部分工作：在碱性体系中，采用简单的液相合成法成功制备出Bi/Bi2O2CO3/Bi12O17Cl2复合纳米片光催化材料。首先在NaOH、BiCl3和PVPK30共存的条件下制备出鹅黄色的前驱体Bi2O2CO3/Bi12O17Cl2复合材料，然后加入葡萄糖还原剂还原出单质铋。通过改变体系的碱量、还原反应时间和反应温度调控复合纳米片的形貌、结构和复合材料的物质组成比例，揭示复合物材料的形成生长机理。将复合物材料应用于左氧氟沙星的可见光催化降解，其中60mg样品在可见光照射120min后，降解效率高达93.9%，降解速率常数为21.02·10–3min–1。结合捕获实验结论，合理的推理出降解机理。研究其可见光催化活性，并且合理的推断光降解机理。
　　第三部分工作：以次亚磷酸钠为还原剂，PVPK30为表面活性剂，通过低温液相还原法成功合成了Bi/Bi12SiO20一维纳米线光催化材料。首先在酸性反应体系中还原出高活性的，尺寸在60~300nm之间的一维纳米线结构的单质铋，然后将反应体系调节为弱碱性，加入正硅酸乙酯(TEOS)溶液后，通过原位生长Bi12SiO20，最终成功制备Bi/Bi12SiO20复合材料。研究了不同还原时间、酸度、碱度和温度对复合材料形貌，组成和结构的影响；研究了不同体积的TEOS条件下合成的样品光催化降解左氧氟沙星的光催化活性；其中40mg的样品在可见光下光催化降解LEV的降解效率达95%，降解速率常数为0.0198min-1。利用循环实验证明了复合材料具有良好的光催化稳定性；通过捕获实验解释了光催化降解机理；模拟水体实验进一步证明该复合材料具有良好的实际应用性能。