新型Cu2O纳米微晶玻璃具有高Cu载量、低成本和易大规模制备等特点，有望成为载银抗菌玻璃较有潜力的替代者。通过采用XRD、Raman光谱、XPS、FESEM和TEM等表征方法重点研究了不同ZnO/K2O比对SiO2-Al2O3-K2O-ZnO-P2O5-B2O3-CuO微晶玻璃显微结构的影响，并分析讨论了其结构-性能关系。结果表明，微晶玻璃中Zn与P元素会富集在Cu元素所在区域的附近，适量的ZnO能使微晶玻璃中析出的Cu2O晶粒尺寸稳定在纳米级别，并能调节微晶玻璃中Cu元素的浸出速率。Cu2O纳米微晶玻璃对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有显著的抗菌效果，并能实现对维多利亚蓝B溶液的可见光催化降解，是一种极具发展潜力的新型功能微晶玻璃材料。

本文合成了钛酸铋/银/氯化银(Bi4Ti3O12/Ag/AgCl, BTO/Ag/AgCl)复合纳米纤维, 并研究了其可见光催化性能。通过静电纺丝技术和高温煅烧制备了BTO纳米纤维, 采用沉淀-光照还原法在BTO纳米纤维表面负载了Ag/AgCl纳米颗粒获得BTO/Ag/AgCl复合纤维。结果表明, BTO和Ag/AgCl均具有良好的结晶性能, BTO/Ag/AgCl比单纯的BTO纳米纤维具有更强的可见光吸收。光催化测试表明, 由于Ag/AgCl对可见光吸收的增加, 以及与BTO间形成的半导体异质结, BTO/Ag/AgCl复合纳米纤维对染料RhB的光催化降解效率均高于纯的BTO纳米纤维, 经100 min光照后可由29%提高到80%。

采用原位水热法合成MgFe2O4/ZnO纳米复合材料, 通过窄带隙的磁性铁酸镁半导体与宽带隙的氧化锌半导体进行匹配并形成具有异质结的复合光催化剂 。借助X射线衍射仪(XRD)分析样品的相结构、扫描电子显微镜观察样品微观形貌、振动样品磁场计(VSM)测试样品磁性能、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)表征 MgFe2O4/ZnO磁性纳米复合材料光催化性能。结果表明, 与MgFe2O4复合之后的MgFe2O4/ZnO磁性纳米复合材料对光的吸收范围拓宽到可见光范围, 有效提高了 ZnO的光催化性能, 在可见光照射60 min后, 对甲基橙溶液的降解率可达到95.2%, 该催化剂5次循环后的活性仍然大于87.3%。

在太阳光照射下, 利用半导体光催化去除污染物是最绿色、 有效的方法之一, 其核心问题是获得高效光催化剂。 目前研究最多的光催化剂是TiO2和ZnO等, 但由于其禁带宽度大故不能充分利用太阳光, 从而限制了其实际使用。 除了对TiO2等改性以改进其可见光催化活性外, 开发其他材料作为光催化剂也是解决的重要途径。 铋基化合物半导体由于原材料丰富、 种类多、 太阳光响应性好及优良的光催化活性而成为重要研究对象。 其中卤氧铋系化合物［BiOX, X=Cl, Br, I］由于层状结构特点而具有良好的光催化活性, 但单独使用时光催化效率较低。 研究表明, BiOX间能通过形成固体溶液(即彼此呈分子分散的固体混合物)进一步改善其光催化降解污染物的能力。 本文利用低温湿化学法, 以Bi2O3为铋源, 在醋酸溶液中加入一定比例的KI/KBr或KI/KCl水溶液, 室温下反应0.5 h, 分别得到片状结构的BiOCl1-xIx和BiOBr1-xIx固体溶液。 X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)分析结果表明, 所合成的BiOCl1-xIx和BiOBr1-xIx样品结晶性良好, 且能在x=0～1的范围内形成固体溶液。 透射电子显微镜(transmission electron microscope, TEM)测得所制备的固体溶液呈不规则的薄片状。 X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)测试进一步证明了其表面元素组成及化学状态。 紫外-可见漫反射光谱(diffuse reflectance spectroscopy, DRS)分析表明, 随着碘元素含量的增加, 固体溶液的吸收边界发生红移、 禁带宽度减小, 故可见光吸收能力增强、 产生的载流子数目将增加。 在可见光激发下对甲基橙(methyl orange, MO)降解的光催化性能研究表明, BiOCl0.25I0.75及BiOBr0.25I0.75拥有最高的光催化活性。 循环实验表明, BiOCl0.25I0.75及BiOBr0.25I0.75都具有较高稳定性。 光催化机理研究发现, 这些卤氧铋样品光催化降解MO过程中的活性物种主要为空穴和超氧离子自由基。 结合其能带结构, 认为固体溶液的形成不但增加了可见光吸收能力, 而且调变了其能带结构, 相对于BiOI而言, 固体溶液的形成降低了价带电位, 提高了导带电位, 因而增强了光生电子的还原能力及空穴的氧化能力, 故催化性能提高。 该工作的创新之处在于: 采用的固体溶液制备方法, 避免了高温水热法或加入表面活性剂等, 而且所制备的BiOCl1-xIx和BiOBr1-xIx固体溶液, 尤其是BiOCl0.25I0.75和BiOBr0.25I0.75, 在可见光激发下对MO具有良好的降解能力, 且催化剂的重复使用及稳定性良好, 有望在环境治理中得到应用。

采用固相法合成AgNbO3/石墨烯复合纳米材料，利用透射电子显微镜(TEM)及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)对样品的形貌及光学性质进行了表征。研究发现，AgNbO3与石墨烯复合后，带隙能明显降低，吸收光波长范围增大。以甲基橙溶液的降解为光催化模型反应评价了AgNbO3/石墨烯复合纳米材料的可见光催化性能。结果表明：与纯AgNbO3相比，AgNbO3/石墨烯复合纳米材料对甲基橙的可见光催化性能明显增强。实验条件下，经300 ℃煅烧的AgNbO3/石墨烯(2∶1)复合纳米材料表现出最优的催化性能，它对甲基橙的可见光催化脱色速率系数约为纯AgNbO3的10倍。光催化降解机理研究表明，促使甲基橙降解脱色的主要活性物种为·O-2 和 h+。

为使TiO2能够在可见光下发挥其于紫外激发的高光催化活性降解室内甲醛, 采用水热处理法将TiO2与掺杂稀土离子Er3+的上转换发光剂Er3+∶YAlO3结合, 制备具有可见光响应的Er3+∶YAlO3/TiO2光催化剂, 并对其进行了表征分析。结果表明, TiO2以锐钛矿为主, 且Er3+∶YAlO3可有效地将可见光上转换至可激发TiO2的紫外光。在箱式反应器中进行光催化降解气态甲醛, 研究了甲醛初始浓度与催化剂用量对甲醛降解效率的影响。结果表明, 该光催化反应的假一级反应速率常数(kapp)与甲醛初始浓度成正相关, 而随催化剂用量的增加先升高后降低。当甲醛初始浓度为0.058 mg/m3、催化剂用量为0.122 4 g/L时, kapp最大为3.65×10-3 min-1。该反应符合Langmuir-Hinshelwood模型, 反应速率常数为5×10-8 mg/(L·min)。

采用水热法结合H2SO4浸泡处理成功合成了SO2-4/Bi2O3可见光催化材料, 并采用XRD、TGDTA和UVVis等对合成产物的物相结构、热化学性能、光吸收性能以及可见光催化性能进行了研究, 对H2SO4浸泡工艺条件对产物的可见光催化性能的影响进行了探讨。研究表明, 水热合成产物为αBi2O3、Bi2O4和Bi2O2CO3的混合物, 其中αBi2O3为主要成分；H2SO4浸泡处理并未改变产物的物相结构, 但经H2SO4浸泡处理后产物的光催化性能得到了显著的提高, 并且H2SO4浸泡工艺条件对产物的光催化活性有着重要的影响。在实验范围内, 在浓度为0.5mol·L-1的H2SO4溶液中浸泡75min, 再经700℃热处理4h可制备出具有较佳光催化活性的产物, 经75min可见光的照射后对甲基橙溶液的光催化脱色率可达93.1%。