如今,世界能源危机和环境污染,已经成为人类生活中所面临的主要问题。根据人类可持续发展的要求,开发一种清洁、可持续和碳中和的技术方法来解决能源和环境问题是势在必行的。工业废水处理的一般技术有活性炭吸附法、溶剂萃取法、臭氧相关的化学氧化法等,这些技术容易产生二次污染,甚至产生大量的有害副产物。然而,半导体光催化技术作为能将有机污染物有效降解,以及能将N2和CO2转化为氨和碳氢化合物等有用燃料的一种有前途的替代技术,因其成本低、无污染、能有效利用太阳能等优点而被认为是解决当前和未来能源和环境问题最有前途和最实用的解决方案之一。光催化在过去十年中的成就已经引起了人们对利用太阳能来处理污水和制备太阳能燃料的兴趣,但是目前光催化应用依然存在一些有待解决的缺点,如转化效率低、催化产物选择性低等。因此,近年来,铋基卤氧化物（Bi OX,X=Cl,Br,I）因其独特的光学和电学性能而受到科学界的广泛关注。本文旨在研究Bi OCl及其改性半导体材料在光催化条件下降解有机污染物,固定N2和还原CO2的应用。1.通过简单的方法合成了三种形貌（片状、花状、空心球状）的Bi OCl半导体材料,并探究了不同形貌对材料光催化降解有机污染物（环丙沙星,CIP和罗丹明B,Rh B）性能的影响。结果发现,空心球状Bi OCl具有最好的光催化性能。因此,为了进一步提高单独材料的光催化性能,通过简单的一步水热法合成了Pt和N共掺杂的空心球状Bi OCl半导体复合材料（Pt/N-Bi OCl）,其表征实验结果表明,掺杂N和Pt后材料的光生载荷分离效率和光响应能力明显增加,有效改善了材料的光催化性能。当Pt和N的掺杂量分别为1%和0.25%（wt.%）时,复合材料表现出最好的光降解性能。催化实验结果表明:Pt1/N0.25-Bi OCl材料对Rh B和CIP的降解率分别达到了97.9%和81.8%,大约是单独Bi OCl的2倍。此外,还提出了Pt1/N0.25-HHBs具有良好光催化性能的可能机理。2.在空心球状BiOCl材料的基础上,以剥离的C3N4纳米片为前驱体,采用一步水热法成功完成了Z型g-C3N4/Bi OCl异质结复合材料的合成,并通过进一步负载石墨烯量子点（GQDs）制备了三元复合材料GQDs/g-C3N4/Bi OCl。在较温和的条件下,以固定N2为目标,对光催化性能进行了评价。探究了GQDs和g-C3N4的掺杂量对光催化性能的影响,结果表明,当GQDs和g-C3N4的掺杂量分别为3%和15%（wt.%）时,复合材料的光催化固定N2性能最佳。根据光催化实验和材料表征实验结果,可以推断g-C3N4和Bi OCl之间形成的Z性异质结结构能够促进光生电子-空穴对的分离、GQDs能够加速电子的传输,从而增强材料的光催化性能。3.在空心球状BiOCl材料的基础上,我们合成了叶绿素（Chl）和金属Mg共修饰的Bi OCl复合材料。并且在较温和的条件下,以还原CO2产甲醇和乙醇为目标,对其光催化性能进行了评价。首先探究了Chl含量对材料形貌和光催化性能的影响,结果表明,由于Chl的光敏性,引入Chl以后材料对可见光的吸收能力、电子转移率和光催化能力均得到了进一步提高。接下来,探究了金属Mg对材料光催性能的影响,结果证明,Mg的负载提高了材料的光吸收能力和光催化稳定性。掺杂量为0.1%时,复合材料表现出了了最好的光催化CO2还原能力。此外,我们还分析了复合材料的光催化CO2还原机理。