铁酸铋相对于传统的二氧化钛基光催化剂具有更小的禁带宽度(2.0 eV左右),因而铁酸铋在可见光范围内具有更好的光催化性能。但是较低的光量子效率阻碍了铁酸铋基催化剂在可见光催化领域的实际应用。目前,提高铁酸铋光催化性能的手段主要有:控制铁酸铋的晶粒尺寸和形貌、离子掺杂、设计铁酸铋的复合材料等。借助X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光谱(PL)和紫外可见光光谱(UV-vis)对所制备复合材料的结构、形貌、成分、能带结构和光学性能进行了表征,采用刚果红作为模拟污染物对铁酸铋复合材料进行了光催化性能的研究。在本文中,我们采用了简单易控的水热法成功制备出铁酸铋/掺杂石墨烯复合材料。以尿素作为氮源掺杂石墨烯制备了铁酸铋/掺氮石墨烯复合材料;同时以硫化钠(Na2S)作为硫源和还原剂掺杂石墨烯制备了铁酸铋/掺硫石墨烯复合材料。XRD、Raman、SEM和EDS测试结果共同表明,在同等水热反应条件下,铁酸铋复合石墨烯得合成产物中铁酸铋呈软铋矿相Bi25FeO40;复合掺氮石墨烯后,得到的铁酸铋呈钙钛矿相BiFeO3;复合掺硫石墨烯,会在钙钛矿相铁酸铋BiFeO3中引入杂相氧化铁(Fe2O3)。XPS的芯能级谱和价带谱测试表征结果表明,在铁酸铋/石墨烯、掺氮(硫)石墨烯复合材料界面处铁酸铋的能带发生向下的弯曲。这种能带弯曲有利于光催化过程中铁酸铋导带的电子转移到石墨烯或掺氮(硫)石墨烯的表面,抑制了光生电子空穴的复合,从而提高了铁酸铋复合材料的光催化性能。PL和UV-vis测试显示出石墨烯和掺氮石墨烯的加入有利于铁酸铋对于可见光的吸收。此外,我们研究了石墨烯中氮和硫的掺杂量对于铁酸铋复合材料的光催化性能的影响。结果表明,铁酸铋/掺氮石墨烯复合材料的光催化活性在一定范围内随着掺氮量的增多而增强,之后随着掺氮量的继续增加,复合材料的光催化活性不升反降。一定范围内,石墨烯中氮的掺入有利于减少石墨烯表面的缺陷;当掺氮量超过一定量后,氮的掺入会增加石墨烯表面的缺陷,影响石墨烯的电子迁移,从而不利于光生电子空穴的迁移,从而减弱了铁酸铋/掺氮石墨烯复合材料的光催化活性。与之不同,铁酸铋/掺硫石墨烯复合材料体系中,在硫的掺杂量过低时,复合材料的光催化活性略有下降,之后随着掺硫量的增加而持续增强。这是由于当掺硫量过低时,并不会减少时石墨烯中的缺陷,达不到提高光生电子的迁移的结果,当掺硫量增加时,就可以达到修饰石墨烯表面缺陷的结果。与报道的单相铁酸铋材料的光催化性能相比,石墨烯、掺氮(硫)石墨烯的引入在很大程度上提高了铁酸铋复合材料的光催化性能。综上所述,铁酸铋/掺氮(硫)石墨烯复合材料优异的光催化性能也预示着他们有希望成为光解水和降解有机污染物的先进催化剂的光明前景。