水解反应：

聚合反应：

上式(1.1)-(1.3)中 M(0R)n 为金属烷基氧化物的通式，n 是金属价数。

此外，该法目前使用的原料较昂贵，增加了经济成本,并且该法所使用的溶 剂和络合剂一般是有机溶剂毒性较大。溶胶－凝胶法一个必须步骤是干凝胶必须 通过高温热处理，在此过程粒子很容易长大和团聚，这对于要求纳米尺度以获得 优异性质的粉体来说是不可取的。

图 1.5 溶胶-凝胶过程中凝胶的形成过程

1.3.4 固相反应法

固相法是最早用来制备 BFO 粉体的方法,该法常以 Bi2O3 和 Fe2O3 为原料在 800~830℃烧结[20]，Bi2O3 和 Bi2Fe4O9 等杂相用硝酸除去得到 BiFeO3 纯相。相比 之下液相法以其制备得到的粉体具有粒径小和形貌规整的优点越来越被广泛应 用。论文网

1.4 BFO 纳米粉体的光催化性质

BiFeO3 拥有较窄的禁带宽度（2.18eV），对可见光能够较好的响应，但是正 由于其禁带宽度窄，经光照射后从价带激发到导带的电子很容易重新回到价带， 与空穴复合，从而使得光催化性能降低，县涛等采用聚丙烯酰胺凝胶法，通过加 入不同含量的双丙烯酰胺交联剂，制备出了平均粒径为 52～110nm 的近似球状 的 BFO 纳米颗粒，在光催化降解实验中发现所制备的 BFO 纳米颗粒粉体在紫外 光和可见光辐照下对甲基橙均有良好的光催化降解作用。吕月鹏[21]等的研究证 明了：其制备的 BFO 粉体几乎都是微米球形结构，颗粒尺寸大约 15μm。通过 TEM 的进一步观察，这些微米球是由很多尺寸为 100~150nm 的小颗粒组成的。 而且，这些 BFO 粉体展现出可见光范围内的催化活性。2014 年吴子伟[22]等发 现：利用空间选择性光化学反应在铁电性材料表面可引发形成纳米规模的还原性 金属，同时利用铁电极化引发的空间选择性反应能提高水的光解效率。其活性提 高的原因在于：光生电子和空穴的复合以及中间产物的副反应是抑制光解催化材 料活性的主要因素，光照下铁电畴在同步极化过程中扭曲了电子态带，导致上述 过程发生迁移，从而提高光催化活性，使用罗丹明 B 作为污染物，在波长大于 400nm 的光照射 12 h 后单纯纳米 BiFeO3 粒子对罗丹明 B 脱色率约为 74%。丁 柳柳[23]等使用水热法制备 BFO 粉体，考察了诸如水热温度、pH 值、水热反应 时间对 BFO 粉体合成反应的影响，之后使用甲基橙作为目标污染物，2h 降解率 可达 60%。研究实验为提高 BFO 粉体光催化性能考虑添加激发物质诸如 O2，H2O2 等使得 BiFeO3 有较好的可见光催化活性。例如刘亚子[24]等利用柠檬酸-硝酸盐燃 烧法制备 BFO 粉体所制得 BFO 粉体平均粒径为 30nm，使用 300 mL 质量分数为 1.5×10-5 的甲基紫溶液作为污染物，使用鼓气或加入 0.1mlH2O2 后，2 小时降解 率可达 99%。

1.4.1 半导体材料的光催化机理

半导体是指电导率在金属电导率（约104~106Ω/cm）和电介质电导率（<10-10 Ω/cm）之间的物质[10]。半导体的能带包括导带和价带结构，如图1.6所示，VB

表示满电子低能价带，CB表示空的高能导带。VB与CB中间的区域为禁带，不连 续的禁带存在说明半导体具有光催化性能。Eg表示禁带宽度，当光照能量

 ，VB上存在的还原性电子  会被激发跃迁到CB高能导带，同时VB文献综述

上会有一个强氧化性空穴  。氧化空穴与氧化样(D/D-)发生氧化反应的条件是VB 底的能量要低于D/D+的氧化势。当CB底的能量高于还原样（A/A-）的还原势时， 光生电子(е-)才可以起到有效的还原作用。半导体表面光生电子（е-）和空穴