1. 1目的及意义

随着世界经济的发展，环境问题和能源问题日益严重，光催化降解污染物技术正受到越来越多的关注。我国的水体污染问题单单靠生物降解已远远不够，环境友好的光催化材料虽为水污染问题提供了新思路，可是目前大部分光催化剂如纳米TiO₂等具有较大的能带隙、较低的光生电子空穴分离效率，且在可见光区的降解效率低下，这严重阻碍了其实际应用。铋系半导体催化剂（卤氧化铋、BiW₂O₆等）有着独特的晶体结构和较低的能带隙，在可见光区间能有效降解污染物，是近期光催化领域研究的热点之一。结合我国铋矿资源特色，设计制备廉价易得而又高效的铋系光催化剂，实现对太阳能的转化利用以及光催化绿色环保技术的推广应用具有深远意义。

1972年日本东京大学的Fujishima和Honda在《Nature》上发表了论文，揭示了受光辐射的TiO₂电极能持续的将水分解成H₂和O₂的现象，引起了极大关注，许多科研工作者因此将目光投向于光催化领域。但TiO₂是一类宽带隙半导体，并且深能级轨道的O 2p轨道有很大的带隙（锐钛矿型TiO₂ 的带隙为3.2eV，对应截止吸收边波长为387nm)，意味着TiO₂仅对波长小于387nm（紫外光）的光有响应。紫外光、可见光分别占太阳光全光谱的7%、43%，因而具有可见光活性的光催化材料比仅具有紫外光活性的光催化材料更具应用价值与潜力。在众多的可见光光催化剂中，BiOX (X=Cl,Br,I)独特的结构和良好的光催化性能使其在光催化领域占有非常重要的地位。BiOX的晶体结构为四方氟氯铅矿结构(PbFCl，对称性为D4h，空间群为P4／nmm)，可看做是沿着C轴方向的双X^-层和[Bi₂O₂]² 层相互交替出现而最终形成层状结构。具有层状结构的BiOX光催化材料内部有足够的空间可以进一步极化相应的原子和原子轨道，从而诱发[Bi₂O₂]² 层和双X^-层之间产生一个内在电场，该电场可以有效的减少空穴和电子的复合效率，从而增强光催化性能。BiOI又是卤氧化铋中带隙最窄的物质(BiOF=3.987 eV ，BiOCl=3.504eV，BiOBr=2.865eV，BiOI=1.906eV)，其吸收边可达680nm，光吸收范围覆盖大部分可见光区域，具有良好的可见光响应。为了增强BiOI的光催化性能，许多研究者尝试用组成调控，结构及形貌调控，构建异质结，表面修饰，金属或非金属掺杂等方法改性BiOI。但在这些研究的基础上，首先要制备出具有一定光催化性能的BiOI材料。

在过去的文献报道中，有许多方法可以制备出高效降解苯酚的BiOI基光催化剂，如BiOI/AgCO3 ，BiOI/GO，BiOI/ZnO等复合催化剂。但是在BiOI修饰系统中，BiOI的量子利用率仍然十分低下，所以寻找到一种环境友好，便宜易得又适合的材料，再提高BiOI在实际应用中的光催化性能是十分重要的。

2. 研究的基本内容与方案

2. 1研究目标

合成稳定的纳米异质结光催化材料——C₃N₄/BiOI纳米复合材料。探讨出C₃N₄/BiOI复合材料降解苯酚机理，探究C₃N₄的引入对BiOI可见光催化性能的影响机理，为我国的光催化处理水体污染提供一定的理论支撑。

2. 2研究内容

本文将釆用工艺简单、能耗较低的溶剂热合成技术，利用一维的C₃N₄纳米纤维与花球状BiOI中的二维纳米片，设计构筑1D/2D铋系异质结半导体复合结构。C₃N₄纳米纤维的加入不仅可以拓展光催化材料的光响应范围，还可以促进光生载流子的有效分离，从而提高光催化效率。具体工作从以下几个方面展开：