1。4。3 晶粒尺寸与表面积

人们通过对光催材料进一步分析表征，表明材料的晶粒尺寸对光催化剂有着重要的影响[8]。目前绝大部分的光催化剂颗粒尺寸都已经纳米级别。载流子在受光活化后向半导体材料表面进行扩散，光催化催化效果与载流子的迁移快慢有关，晶粒尺寸小，载流子迁移消耗时间少，迁移速率高，有利于其快速与污染物结合。与此同时，由于迁移时间的减少，使得电子-空穴在光催化材料内部迁移到表面时降低了相遇结合导致失效的几率。所以，晶粒尺寸越小越有利于提高载流子迁移的材料表面的效率。然而并不是无限减小晶粒尺寸便有利于提高光催化性能，当晶粒尺寸小于一定程度时，电子-空穴在材料表面相遇结合的几率也大幅度提升。故在实验制备光催化纳米粉体时应当选择适宜的粒径大小。晶粒尺寸越小，其表面积越大。比表面积的增大能够增加材料表面的反应活性位点，能够增加对污染物吸附和光的吸收，从而有利于增强材料光催化性能。目前，人们已经研究出形态各异，如管状，带状，线状等形貌，尺寸极小，有的甚至小于10个纳米的纳米粉体，这些材料都具有满足光催化性能的前提下，尺寸较小，比表面积大，反应活性位点多等共性。吴大雄等人[9]采用水热法制备出具有菊花状形貌、中空疏松的Bi2WO6长条形纳米粉体。该材料粒径较小粒径，长度在100~200nm，宽度约为30~40nm，厚度20nm左右，该样品结晶度高，在酸性条件下，样品光催化降解甲基橙水溶液效果显著。

1。4。4 光催化反应条件

外在条件对材料光催化性能也是有较大的影响，常见影响光催化性能的外在因素有光照条件，溶液的酸碱度，催化温度，光催化剂含量[10-11]等有关。一般情况下，随着光照强度的增强，光催化效果越明显，但是一直增强反而会降低污染物的降解，原因在于电子，空穴复合的几率也随着光强的增强而增加。溶液的pH对光催化效果也有影响，有研究小组于忠熊等人[12]利用低温燃烧法制备钨酸铋，用不同pH罗丹明-B考察溶液酸碱度对光催化反应的影响，结论得出RhB溶液pH越低，LCM-Bi2WO6对罗丹明-B的降解效果越明显。但是pH对光催化反应的影响较为复杂，不仅会影响催化剂的表面性质，中间产物，污染物的溶解等，难以把握其规律。通常而言，光催化反应过程中，随着光催化剂数量的增加，光催化效果愈加明显。

1。5 增强半导体光催化性能的方法

1。5。1 元素掺杂

为提高光催化剂的催化性能，人们尝试了各种方法，在对半导体进行掺杂方面更是取得了一系列研究成果，对半导体元素掺杂的理论也渐渐成熟。通常情况下，选择对半导体进行金属元素或非金属元素掺杂。不是所有的金属离子与对半导体进行掺杂均可提高其光催化性能，只有那些能带结构与半导体相匹配的金属元素才能提高光催化剂催化性能。金属离子掺杂[12]通常为元素周期表中过渡元素，能够有效的降低电子与空穴复合几率以及拓宽光吸收波长的范围，从而使产生光量子的几率增大。过渡金属离子主要通过和半导体光催化剂中的光生载流子的相互作用影响其光催化活性。有研究小组朱志平等人[13]利用Gd3+,Eu3+对Ti02进行掺杂，制备出对可见光响应范围更大，光催化性能较好的Ti02复合材料。文献综述

图1-3[14] 纯Ti02(a)和过渡金属掺杂Ti02(b)的结构

从图中可以看出，掺杂了过渡金属元素之后二氧化钛的禁带宽度减小了一些，从而增强了对可见光的吸收，提高了光催化性能。

非金属元素掺杂主要有F、C、S、N等元素[15],朱永法课题组最早进行了F掺杂Bi2W06的研究工作，得到结论是F掺杂可以有效提升Bi2W06降解RhB的光催化性能，进一步研究表明，掺杂的F离子对Bi2W06起着两方面的效应:一是F2p轨道参与了Bi2WO6-XF2X的价带的构成，使得价带的宽度得以变宽，增强了光生载流子在价带与导带的之间的迁移率；第二，由于掺杂F元素使得降低了Bi2W06价带的最高点，因而增强了F/Bi2W06复合材料的氧化能力。除此之外，有课题组用N对Bi2W06进行掺杂，研究成果表明，N元素的加入不仅有效扩展Bi2W06对可见光的响应范围同时能够有效抑制电子-空穴的复合，因此，掺杂N元素以后，Bi2W06材料的光催化性能提升了2-3倍。