光催化技术能够在温和的反应条件下,通过光源驱动,将有机污染物高度矿化分解,因而被认为是一种颇具前景的污染控制技术。然而,光催化反应的效率始终受到催化剂光响应范围窄、光生载流子复合率高等不利因素的制约。由不同半导体构成的异质结能够拓宽光谱的响应范围,同时其内建电场能够促进光生载流子的分离,因此,合理构建异质结能够在一定程度上提高光催化过程的量子效率。尽管如此,受到半导体之间的接触面积、催化剂的光吸收范围、界面处的能带势垒、以及异质结中载流子流向等因素的影响,传统的异质结仍然存在电荷分离效率低、氧化还原能力弱等缺点。针对上述问题,本论文分别尝试了构建包覆型异质结增加界面接触面积、选择窄禁带半导体拓宽光谱响应范围、优化接触晶面减小能带势垒、选择合适的电子传递体促进Z体系机制等一系列途径来提高异质结的光催化效率,取得的研究成果如下：（1）采用静电组装法制备了石墨烯（Gr）包覆ZnIn2S4 （ZnIn2S4@Gr）复合光催化剂。通过扫描电镜对其形貌和结构进行了观察,发现Gr完整包覆在Znln2S4微球表面,使得异质结具有比非包覆型ZnIn2S4-Gr异质结更高的接触面积。以苯酚为目标污染物考察了催化剂的光催化性能,结果显示,在实验最佳Gr用量（2 wt%）的情况下,ZnIn2S4@Gr光催化降解苯酚的动力学常数为3.03 h-1,分别是Znln2S4和非静电组装法制备的Znln2S4-Gr异质结的8.4倍和1.5倍。其中,光生电子产生的羟基自由基（·OH）是促使苯酚降解的主要活性物种。（2）采用电泳沉积法制备了垂直生长的酞菁铜（CuPc）纳米线阵列,利用化学气相沉积法在其表面包覆Ti02得到了CuPc NW@TiO₂异质结光催化剂。通过紫外可见吸收光谱和光电流测试考察了材料的光学性质和载流子分离性能,结果表明,CuPc NW@TiO₂可以吸收近红外区的光谱（≤800 nm）；在-0.8 V （vs SCE）的偏压下,其可见光光电流（-15μA·cm-2）是单纯CuPc纳米线光电流（-7 μA·cm-2）的2.1倍。以2,4-二氯酚为目标污染物考察了材料的光电催化能力,结果显示其光电催化降解2,4-二氯酚的动力学常数为2.28h-1,是单纯CuPc纳米线光电催化动力学常数（1.58 h-1）的1.4倍。（3）采用籽晶法结合水热法制备了基于BiVO4不同晶面（{110}晶面和{010}晶面）的BiVO4-110-TiO₂异质结和BiVO4-010-TiO₂异质结。通过光电流测试等考察了两种异质结的载流子分离性能,结果显示BiVO4-110-TiO₂异质结具有比BiVO4-010-TiO₂异质结更高的载流子分离性能。以罗丹明B和4-壬基酚为目标污染物对比了两种异质结的光催化活性,实验结果证明罗丹明B和4-壬基酚在BiVO4-110-TiO₂上的降解速率分别为1.19 h-1和3.07 h-1,约为二者在BiVO4-010-TiO₂表面降解速率的1.3倍。最后,通过测试可见光下Pt的还原沉积位点和光生载流子的寿命探讨了两种异质结光催化性能差异的原因,证实了BiV04-110-TiO₂较高的载流子分离性能是由于BiVO4的{110}晶面和Ti02导带之间能垒较小,有利于BiVO4表面的光生电子迁移到Ti02表面。（4）以具有不同费米能级的Cu、Ag、Au为中间电子传递体,构建了WO3-metal-gC3N4复合光催化剂,通过检测体系中·OH的产生与否分析了电子的还原能力和空穴的氧化能力,探讨了载流子的传递机制,结果证明了仅具有合适费米能级的Cu有利于载流子以Z体系机制传递。采用光电流测试分析了光生载流子的分离效率,实验结果表明WO3-Cu-gC3N4的光电流密度为11.52 μA·cm-2,分别是WO3 （3.3 μA·cm-2）和传统WO3-gC3N4异质结（5.0 μA·cm-2）的3.5倍和2.3倍。最后以4-壬基酚作为目标污染物考察了催化剂的光催化能力,发现WO3-Cu-gC3N4材料可见光催化降解4-壬基酚的速率常数为0.78 h-1,是WO3-gC3N4的11.6倍。（5）采用旋转涂膜法制备了BiVO4-BiFeO3-CuInS₂异质结光催化剂,考察了极化电场的方向和厚度对载流子行为的影响。实验结果显示,当BiFeO3材料的极化电场方向从CuInS₂一侧指向BiVO4一侧时,界面处的电子传递符合Z体系机制；且极化层BiFeO3的最佳厚度为70m。以对硝基酚和2,4-二氯酚为目标污染物考察了催化剂的光催化性能,结果表明,具有极化电场的BiVO4-BiFeO3-CuInS₂异质结光催化降解对硝基酚的动力学常数（1.19 h-1）分别为单纯CuInS₂材料和BiVO4-CuInS₂的2.8倍和16.9倍,光催化降解2,4-二氯酚的速率（2.24 h-1）分别为单纯CuInS₂材料和BiVO4-CuInS₂的1.6倍和3.4倍。