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基于半导体材料的光催化技术是一种先进的高级氧化技术,它可以通过半导体中的受激电子产生具有强氧化性的活性物质,因此具有能够利用太阳能这种清洁能源的优势。相比于研究比较成熟的TiO2紫外光催化剂,BiVO4很好的可见光响应使其成为了可见光催化研究的热点。然而,BiVO4晶体中光生载流子分离效率低的缺点严重限制了它的可见光催化活性。为了改善BiVO4受可见光激发后光生载流子的分离效率,提高它的可见光催化活性,本文主要从两个方面对其进行改性。其一是通过在BiVO4表面负载半导体氧化物形成异质结,利用异质结界面的电场和负载元素的氧化还原捕获作用促进电子空穴分离；其二是基于BiVO4通过掺杂稀土元素构建固溶体材料,利用固溶体中的晶格缺陷捕获活性的受激电子和空穴,提高可见光催化效率：1、通过水热法和离子浸渍法合成了CeOr/BiVO4异质结光催化材料。通过XRD、BET、HRTEM、SAED和XPS等表征手段对材料的结构组成进行了详细的表征分析,探明结构与性质的关系。采用紫外可见漫反射光谱确定了材料的光吸收边和禁带宽度。产物的催化性能通过在可见光照射下对亚甲基蓝(MB)的降解效率来评价,结果显示在所研究的比例范围内,5.7、wt.%CeOx/BiVO4具有最高的可见光催化活性。基于费米能级平衡条件,对异质结中光生载流子的分离传导机制进行了讨论。此外,通过光致发光荧光光谱和电子顺磁共振谱间接证明了异质结中的Ce元素的氧化还原反应对电子和空穴的分离起到了重要的作用；2、基于前述结论,为了进一步讨论稀土元素氧化还原反应对电子空穴的分离作用,通过水热法和离子浸渍法合成了一系列的Ln2O3/BiVO4 (Ln:Sm, Eu, Tb)可见光催化材料。利用XRD、 SEM、 TEM和XPS等表征手段对材料的结构组成进行了详细的表征分析。讨论了不同稀土氧化物、不同比例负载对产物可见光响应能力的影响。通过设计活性中间体淬灭实验,验证了不同稀土离子氧化物在催化氧化机理方面的异同,创新性的提出了氧化还原异质结的概念,并且总结了稀土离子自氧化还原反应促进光生电子空穴分离提高可见光催化活性的机理；3、在BiVO4晶体中用Ce离子置换Bi离子,得到Bi1-xCexVO4+δ (0≤x ≤0.3)固溶体型光催化剂。通过XRD、 Raman和HRTEM等表征手段详细讨论了产物形成过程中离子置换和相变过程。采用紫外可见漫反射光谱确定了材料的光吸收边和禁带宽度。产物的可见光催化性能通过在可见光照射下对亚甲基蓝(MB)的降解效率来评价,结果显示Bi0.8Ce0.2VO4+δ可以在短时间内完全降解目标有机物。通过光致发光荧光光谱和恒压光电流响应证明了光生载流子的分离效率明显提高,并提出了通过晶格缺陷捕获抑制电子空穴复合提高光催化活性的机理。4、基于前述结论,为了进一步探索缺陷杂质类型是否对于光催化剂中光生载流子的分离具有某种影响,将不同类型不同价态的稀土离子掺入BiVO4晶体中置换Bi离子,构建Bi1-4LnxVO4+δ(Ln:Sm, Tb)光催化剂。通过XRD和Raman同样可以证实在掺杂过程中产物存在明显的相变。通过不同产物在可见光照射下对罗丹明B (RhB)的降解效率,考察了Bi1-xLnxV04+δ中离子的掺入种类及浓度对产物可见光催化活性的影响。