光催化技术是处理环境污染物的有效途径之一，传统的TiO₂光催化剂只有在紫外光下才能被激发，对太阳光的利用率较低。本文致力于设计具有较强太阳光和可见光光催化活性的非TiO₂基新型高效的光催化材料，并采用水热技术成功制备了具有亚稳态结构的Bi₅Nb₃O₁₅和Pt掺杂Bi₅Nb₃O₁₅复合材料Pt/Bi₅Nb₃O₁₅，通过各种分析测试技术对催化剂进行了结构组成、表面物理化学性质、光谱吸收特性和形貌表征。此外，本文对Bi₅Nb₃O₁₅和Pt/Bi₅Nb₃O₁₅的光催化性能进行了系统研究。具体研究内容如下：1.分别以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为表面活性剂，采用水热技术成功制备了不同形貌的具有亚稳态结构的光催化剂Bi₅Nb₃O₁₅，研究了反应体系的酸度及水热温度和时间对产物结构的影响，探讨了表面活性剂的种类和用量对产物形貌的影响。通过X射线粉末衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外可见漫反射（UV–vis/DRS）、扫描电子显微镜（SEM）和孔隙率测定等测试技术对产物的晶相结构、光吸收性质、形貌和表面物理化学性质进行了表征。结果表明，当反应体系的pH值为10.7、经过200oC水热24h后，得到晶型完美的Bi₅Nb₃O₁₅；在此条件下，分别以CTAB和PVP为表面活性剂，制备出了具有二维片状和三维八面体状的Bi₅Nb₃O₁₅。通过模拟太阳光（320nm <<680nm）光催化降解染料甲基橙（MO）和对硝基苯酚（4NP）来评价催化剂的活性。结果表明，模拟太阳光照射2h后，甲基橙溶液的降解率达到了81%。此外，为了排除染料敏化作用，本实验还考察了Bi₅Nb₃O₁₅对在可见光区无吸收的4NP的降解行为，结果表明，模拟太阳光照射4h后，其降解率达到了70%。而且，Bi₅Nb₃O₁₅的形貌对其活性也有一定的影响。催化剂的形貌不同，引起其BET比表面积和粒子尺寸间的差异，导致光催化剂具有不同的光催化活性。二维片状结构Bi₅Nb₃O₁₅因具有较大的BET比表面积，所以光催化活性也较高。2.为进一步提高Bi₅Nb₃O₁₅的光催化活性，通过光沉积法成功制备了一系列Pt掺杂Bi₅Nb₃O₁₅复合材料Pt/Bi₅Nb₃O₁₅。通过电感耦合等离子体原子发射（ICP AES）光谱法、XRD、XPS、UV–vis/DRS和孔隙率测定对Pt/Bi₅Nb₃O₁₅的组成、晶相结构、光吸收性质以及表面物理化学性质进行了表征。Pt/Bi₅Nb₃O₁₅的光催化性能通过模拟太阳光（320nm <<680nm）和可见光（400nm <<680nm）照射下MO和4NP的降解进行了研究。结果表明，当Pt的掺杂量为0.5%时，Pt/Bi₅Nb₃O₁₅表现出明显高于Bi₅Nb₃O₁₅的光催化活性。这种优异的光催化活性是由于光沉积法使Pt纳米粒子均匀沉积在Bi₅Nb₃O₁₅表面，Pt纳米粒子能够捕获光生电子，从而抑制光生载流子的复合，提高量子效率；此外，Pt的表面等离子体共振（SPR）效应增强了Pt/Bi₅Nb₃O₁₅复合材料在可见光区的吸收，从而降低复合物的带隙能，使其具有较好的可见光光催化活性。