我国正处于快速发展时期,随着能源消耗的与日俱增,特别是传统化石燃料的大量消耗带来了严峻的能源问题和环境问题。因此,对致力于实现全球社会可持续发展的环境工作者来说,节能减排以及污染物治理就显得尤为重要。光催化技术通常是以半导体光催化剂为主体,通过光激发形成的光生载流子与环境中的其它物质发生氧化还原反应达到降解污染物或者能量转化利用的目的,成为最具发展潜力的绿色能源技术之一。铌酸钙钾(KCa₂Nb₃O₁₀)光催化剂是Dion-Jacobson相层状钙钛矿结构材料,该类材料具有独特的晶体结构,更易形成二维片状结构,所以通过具体的合成策略可以使层状的KCa₂Nb₃O₁₀成功剥离成具有更多活性位点的KCa₂Nb₃O₁₀纳米片,更多的活性位点意味着更快的表面反应,故具有更高的光催化活性。然而,固有的宽带隙导致铌酸钙钾纳米片只能响应紫外光,并且存在电子-空穴对复合率高等缺点,严重限制了其实际应用。本文针对KCa₂Nb₃O₁₀纳米片存在的以上问题,将其与不同的光催化材料,如硫化物、铋系材料等构建不同类型的纳米异质结构。为了研究所制备的异质结光催化剂的微观形貌、晶型、光吸收性能等,多种表征技术被运用。而且通过对表征结果的分析,结合光催化降解污染物和光催化还原CO₂性能结果,深入探讨了所制备的异质结光催化剂光降解污染物和光催化还原CO₂的作用机理。具体内容如下:1.通过静电自组装法成功制备了CdS/KCa₂Nb₃O₁₀（简写为:CdS/KCNO）纳米异质结复合光催化剂,TEM、XPS、XRD、HRTEM等表征结果表明,CdS颗粒均匀地负载于KCa₂Nb₃O₁₀纳米片。光降解污染物实验结果表明,相比于单纯CdS和KCa₂Nb₃O₁₀,CdS/KCNO样品的光催化性能明显提高,在60 min光照后对盐酸四环素（TC）的降解效率超过90%,而且所合成的CdS/KCNO具有较好的光降解循环稳定性。得益于CdS和KCa₂Nb₃O₁₀纳米片之间形成的纳米异质结构,光催化反应过程中的光生载流子能够快速分离,故最终引起CdS/KCNO纳米异质结催化剂光降解活性的显著提高。2.通过一步水热法合成了BiOCl/KCa₂Nb₃O₁₀（简写为:BK）纳米片异质结复合光催化剂。为了研究所合成的纳米片异质结复合光催化剂的微观形貌、晶型、比表面积大小及组成结构等性质,一系列表征方法如TEM、HRTEM、XPS、XRD、BET和AFM等被运用。在模拟太阳光下的光催化降解实验结果表明,合成的BK纳米片异质结复合光催化剂降解污染物的循环稳定性良好,活性显著提高。其中,BK-40样品的性能最佳。为了深入研究BK光降解盐酸四环素（TC）的作用机理,通过HPLC-MS分析了光催化反应过程的各种中间产物,通过自由基捕获实验和ESR技术分析了其活性物种,结果表明·O₂^-是最主要的活性物种。所制备的复合光催化剂降解性能的提高主要是由于BiOCl和KCa₂Nb₃O₁₀纳米片之间所形成的“Z型”异质结,该异质结构不仅能够有效地促进光生电荷分离,更重要的是提高了光催化剂的氧化还原能力。3.通过简单的低温水热法将ZnIn₂S₄纳米片原位生长在KCa₂Nb₃O₁₀纳米片上,成功制备出ZnIn₂S₄/KCa₂Nb₃O₁₀（简写为:ZnIn₂S₄/KCNO）二维纳米片异质结复合光催化剂。通过一系列表征方法分析了其形貌和结构,结果表明ZnIn₂S₄纳米片很好地分散在KCa₂Nb₃O₁₀纳米片上,且形成一种紧密接触的二维异质结构。光催化还原CO₂性能测试结果表明,与KCa₂Nb₃O₁₀相比,所构筑的ZnIn₂S₄/KCNO二维纳米片复合光催化剂的光催化还原CO₂性能有明显提高。其中复合比例为20%的ZnIn₂S₄/KCNO的CO生成速率最高,达到4.69μmol·g^?1·h^?1,是KCa₂Nb₃O₁₀纳米片的1.95倍,是ZnIn₂S₄纳米片的12.31倍。从相关表征结果探讨其光催化机理,ZnIn₂S₄和KCa₂Nb₃O₁₀之间形成的“II型”异质结构极大地促进了光生电荷的分离,而且ZnIn₂S₄的引入,有效地拓宽了KCa₂Nb₃O₁₀的光响应范围。