几十年来,全球能源短缺和严重的环境污染问题正成为一个潜在危机。为了人类社会的稳定和可持续发展,发展无污染、低能耗的技术正成为一个紧迫的任务。在各类可再生能源中,太阳能作为一种低成本、绿色能源成为目前克服环境和能源问题的理想途径。利用半导体光催化剂催化制H₂和将CO₂还原成碳是解决能源转化问题和环境问题的潜在方法,具有极好的应用前景,因此有大量研究者开展了研究。在半导体光催化剂研究中,除了传统的二氧化钛和氧化锌,许多新型光催化剂,如Bi₂WO₆、Bi₂MoO₆、SrTiO₃、BiFeO₃等也被相继研究,但由于受溶液中光催化剂的光利用率和催化效率的限制,以及纳米催化剂难以分离的缺点,阻碍了其大规模工业化应用。为了解决这些问题,研究者开展了大量的工作。本研究合成了新颖的钒系半导体材料（如BiVO₄）和钼系半导体材料（如SrMoO₄、和 Sr₂FeMoO₆ 及其掺杂材料）,采用 XRD、SEM、TEM、BET、XPS、Raman、UV-vis、PL、ESR等对光催化剂的结构、形貌和性能进行了深入研究。以亚甲基蓝（MB）为模拟污染物,对催化剂在可见光下的催化性能和催化反应动力学进行了系统研究。在此基础上,提出了光催化剂的形貌形成机理和光催化降解机理。主要研究工作如下:（1）改进的溶胶凝胶法制备网状BiVO₄及其光催化性能研究通过改进的溶胶-凝胶法成功地制备了具有网状结构的BiVO₄光催化剂。制备过程中,以柠檬酸（CA）作为螯合剂,乙二胺四乙酸（EDTA）作为螯合剂和软模板剂,研究了 pH值和EDTA量对样品结构和形貌的影响。研究结果表明,EDTA量和pH值的大小对所制备的BiVO₄样品的形貌形成发挥了重要作用。以MB为模拟污染物对催化剂的光催化性能进行了评价,结果发现,在可见光（λ>400 nm）照射下,网状结构的BiVO₄显示出了优异的光催化性能,在50分钟内,亚甲基蓝的降解率达到约98%,研究也发现,该光催化剂降解MB的过程符合拟一级反应动力学模型,拟合的表观反应速率常数kapp约是传统溶胶-凝胶法合成的样品的10倍。（2）共沉淀法制备SrMoO₄:Eu³⁺,Dy³⁺及其形貌和发光性能研究采用共沉淀法制备了 SrMoO₄荧光粉和SrMoO₄:xEu³⁺(yDy³⁺)荧光粉。系统研究了反应溶液的初始pH值和Eu（Dy）掺杂量对样品形貌和发光性能的影响。研究结果表明,随着pH值从6增至10,SrMoO₄的形貌发生了改变。SrMoO₄:xEu是长为10μm,直径为2μm的均匀分散的纺锤形结构,而SrMoO₄:yDy呈现由纺锤形小棒组成的花状结构。基于以上结果,提出了形貌形成的机理。发光性能研究发现,位于 616 nm 处 Eu³⁺（5D0→7F2）和位于 576 nm 处 Dy³⁺(⁴F_9/2→⁶H_13/2)最强光发射峰的发光强度随Eu（Dy）的含量增加而增强,并分析了其发光机理。（3）表面活性剂水热法制备SrMoO₄:0.01Dy³⁺及发光性能研究以柠檬酸钠（Na₃Cit）和聚乙二醇（PEG4000）作为表面活性剂,采用水热法制备了 SrMoO₄:0.01Dy³⁺发光材料,采用XRD、SEM和PL等对材料的结构、形貌和光学性能进行了研究。研究结果表明,表面活性剂的添加不改变SrMoO₄发光材料的晶体结构,但对SrMoO₄材料的形貌影响很大。随着Na₃Cit或PEG4000的加入,SrMoO₄:0.01Dy³⁺的形貌由片状转变成纺锤形和花状。Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_13/2电子跃迁导致材料最强的光发射峰位于576 nm附近。加入Na₃Cit后,样品的发光强度降低。随着PEG4000量的增加,光发射强度先增强后降低,当PEG:Sr的摩尔比为0.5:1时,光发射强度达到最大。（4）水热法制备Cr、Co掺杂SrMoO₄及光催化性能研究一种简单的水热合成法成功制备了 Cr、Co掺杂的SrMoO₄可见光催化剂。研究结果表明,Cr、Co掺杂对SrMoO₄样品的晶体结构影响较小,但对样品形貌起重要作用。在可见光照射下,通过光催化降解MB模拟污染物,评价其光催化性能。ESR研究结果表明在光催化降解过程中·O₂^-自由基是主要的活性物。光催化结果表明,当Cr、Co掺杂量分别为7%和5%时,掺杂SrMoO₄的光催化性能最佳。可见,SrMoO₄光催化活性的提高与Cr（Co）掺杂密切相关,原因可能是由于掺杂使样品的能带宽度减小,同时,掺杂后光生电子和空穴的复合率降低,说明Cr（Co）掺杂是提高SrMoO₄光催化性能的一种有效方式。（5）溶胶-凝胶制备Eu、Dy掺杂Sr₂FeMoO₆及性能研究通过溶胶凝胶法成功制备了具有棒状和花状结构的Eu和Dy掺杂Sr₂FeMoO₆磁性高效光催化剂。研究结果表明,样品为四方晶系双钙钛矿型晶体结构,Eu和Dy掺杂后不会改变其晶体结构,但对材料的形貌产生明显影响。随Eu和Dy掺杂量的增加,Fe/Mo有序度降低,结构中氧空穴浓度增加,而且Fe²⁺/³⁺-Mo⁵⁺/⁶⁺之间的平衡逐渐打破;磁性能研究发现,随着Eu和Dy掺杂量的增加,样品的饱和磁化强度下降,矫顽力增加;以亚甲基蓝为模拟污染物在可见光照射下的光催化降解研究表明,在35分钟内大约98%的亚甲基蓝被降解,具有极佳的光催化效果,Eu和Dy的最佳掺杂量分别为5%和7%。可见,我们研究得到了一个具有磁性的高效光催化剂Sr₂FeMoO₆,为催化剂的回收和再利用提供了可能。