随着工业化的进一步发展和全球人口的不断增加，人类社会正面临着日益严重的资源枯竭和环境退化危机。石油、煤炭、天然气等化石燃料的过度消耗，能源短缺和环境污染已成为世界关注的焦点。因此，探索和开发替代化石燃料的可再生、可持续的清洁能源已成为催化和能源研究领域的一个重要方向。在大气污染气体中，氮氧化物(NOx)被认为是大气的主要污染物，因为NOx造成了光化学烟雾、酸雨、雾霾、臭氧层损耗等环境问题。此外，暴露在高浓度NOx气体中的人类会产生许多健康问题。半导体光催化技术可以利用太阳光在光催化剂表面产生自由基来灭活病毒或完全消除各种污染物，属于“绿色”的技术的一种，是解决环境问题最有前景的方法之一。
　　溴氧化铋(BiOBr)半导体是层状化合物，其晶体结构为[Bi2O2]2+层和Br-原子层交错。由于有较强的层间键和较弱的层间范德华作用，这些独特的层状结构往往表现出优异的性质，在光催化方面有着广阔的应用前景。BiOBr是一种p型半导体，窄带隙，禁带宽度为2.9eV，在可见光下具有较强的光响应。虽然窄带隙的BiOBr能够捕获太阳光谱中的可见光，但它的光生电子一空穴对会发生快速复合。因此，为了满足未来环境和能源技术的要求，通过设计结构来调整半导体催化性能对于提高整体电荷转移效率是势在必行的。BiOBr可以作为宽带隙半导体的敏化剂，为了抑制BiOBr中光生载流子的复合来提高光催化活性，因此将其与宽带隙半导体结合形成异质结，可以抑制光生载流子复合，从而延长载流子寿命。
　　异质结的构建不仅是开发对可见光响应的高活性光催化剂的可行途径，同时还是探究光生载流子转移与光催化活性关系的合理途径。因此，在本文中选取了两种不同的n型半导体La2Ti2O7和SnO2，采用原位复合法分别与BiOBr构建p-n异质结。本研究对BiOBr基p-n异质结的形态结构和光学性质进行了全面的研究。通过构建BiOBr基p-n异质结，在BiOBr微球表面覆盖了宽带隙n型半导体，使光吸收扩展到可见光范围，从而有效去除NO。此外，通过理论计算和实验研究相结合，确定了BiOBr基p-n异质结界面的电荷传输通道和方向。在BiOBr基p-n异质结内，n型半导体中的电荷通过预先形成的电子转移通道迁移到BiOBr中，从而在n型半导体和BiOBr之间产生内建电场。在内建电场的影响下，BiOBr光生电子从导带向n型半导体的导带迁移，这就抑制了电子一空穴对的复合，从而实现了光生载流子的有效分离。本文进一步利用原位红外技术对可见光下去除NO过程中的中间体和最终产物进行了监测，合理地提出了NO的氧化途径。同时，异质结的构建不仅实现了更高效的NO光催化氧化，还抑制了毒性更强的NO2的产生。这项工作为BiOBr基p-n异质结光催化剂的界面电荷转移和高效空气净化的反应机理提供了新的见解。