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随着全球环境的日益恶化、光催化研究的深入，光催化技术在环境净化应用中的优势与潜力逐渐引起了科学界及工业界的广泛关注。开发光能利用率高、光催化效率高及实用性强的材料，发挥光催化材料直接利用太阳光将有机污染物彻底矿化、不产生二次污染、成本低、能耗少等优势，是该领域发展的关键。本论文针对光催化领域中光催化活性与回收效率之间的矛盾，以铋基光催化体系中最具代表性的可见光响应光催化材料Bi2WO6为研究对象，通过减小颗粒尺寸、增加有效作用面积、复合不同的功能材料、耦合其他高级氧化技术等途径，成功实现了光生载流子的迁移与分离，有效提升了固载型Bi2WO6的光催化活性。论文的主要内容包括：
(一)纳米Bi2WO6光催化材料的制备及固载研究
采用溶剂热的方法制备了具有高活性的纳米Bi2WO6光催化材料，乙二醇作为溶剂抑制了Bi3+的水解、控制了颗粒的生长。通过简单的浸渍提拉法成功将Bi2WO6纳米光催化材料固载在不同基底上，表征了各种Bi2WO6光催化膜的性能，总结了各自的优缺点。其中，以不锈钢丝网为基底的光催化膜具有最高的光催化活性和很好的稳定性，在可见光的照射下可以有效地降解液相污染物RhB及气相污染物乙醛。
在不锈钢丝网上包覆SiO2惰性层，有效提高了Bi2WO6光催化膜降解污染物的效率，并研究了SiO2惰性层的形貌对光催化膜性能的影响。SiO2惰性层不仅阻止了Fe离子向Bi2WO6扩散，而且增加了光催化材料与污染物之间的接触面积。
(二)Bi2WO6光催化材料的原位固载及聚苯胺改性研究
采用化学浴沉积的方法在不锈钢丝网上原位固载了Bi2WO6光催化材料，制备的Bi2WO6纳米颗粒形貌尺寸均一，这种方法反应条件温和，适于推广到各种不同的基底上固载Bi2WO6或其他相似的光催化材料。由于传质受阻及有效作用面积减小等原因，固载后Bi2WO6光催化活性明显降低。
通过苯胺的原位聚合对化学浴沉积法制备的Bi2WO6光催化膜进行了改性，有效提升了光催化效率，探讨了PANI的修饰改性对其光催化性能的影响。所制备的PANI/Bi2WO6膜具有优良的可见光催化效率和稳定性，尤其是在降解气相污染物乙醛方面具有独特的优势。
(三)高性能复合光催化材料Bi2WO6/TiO2的制备及固载研究
通过简单的一步水热法制备了Bi2WO6/TiO2复合光催化材料，探讨了TiO2对复合体系微观结构的影响。复合光催化材料具有比纯Bi2WO6及TiO2更高的可见光催化活性及优秀的循环稳定性，并能实现在普通家庭照明环境中对模拟污染物的降解。通过光致发光谱和电化学阻抗谱，阐述了复合体系光催化性能提升的机理。
采用浸渍提拉法实现了Bi2WO6/TiO2复合光催化材料在不锈钢丝网基底上的固载，使用的粘结剂具有良好的稳定性，不会被光催化材料降解，保证了固载后光催化材料与基底之间的有效结合。所制备的Bi2WO6/TiO2光催化膜在家用荧光灯的激发下，可将高浓度的VOC气体彻底矿化。通过分析氧气对光催化活性的影响，探讨了Bi2WO6/TiO2光催化膜降解VOC气体的作用方式和相关机理。
(四)类Fenton试剂在光催化材料上的固载研究
设计并制备了Bi2WO6/Cu0复合体系，实现了不同高级氧化技术间的协同作用。复合体系除了降解污染物的效率得到提升外(3倍)，还表现出优良的循环稳定性。探讨了铜在体系中充当光生电子在体系内输运工具、促进载流子有效迁移的作用。光激发Bi2WO6产生的电子有效抑制了Cu0被氧化，同时光生电子被Cu0捕获与光生空穴分离开，阻止了光生载流子的复合。探讨了光催化与类Fenton的协同机制，为实现污水处理的实际应用、设计新型非均相高级氧化体系提供了新的思路。