2。2  催化剂的制备 5

2。3  样品的表征和分析 6

2。3。1  形貌分析 6

2。3。2  物相分析 7

2。3。3  光学性质分析 7

2。4  光催化活性测试 7

3  实验结果与讨论 9

3。1  结构和形态分析 9

3。2  物相分析 11

3。3  光学性质分析 12

3。4 可见光下的光催化性能 13

结  论 20

致  谢 21

参 考 文 献 22

1  引言

1。1  光催化技术及意义

光催化技术从发现至今，经过无数工作者的研究与改进，形成了一门新兴的、环保的光化学技术。该技术利用光照条件下半导体光生电子、空穴的特性来促进光催化裂解水分子[1]，还原重金属以及氧化降解各种有机污染物。其中，它对生活中的有机污染物的降解有两大特点，一是能将有机污染物分解为二氧化碳与水分子等无机小分子，二是分解物对环境无污染，即没有二次污染[2]。该技术在环境治理方面的突出表现吸引了许多的研究者对它进行这方面的研究工作。TiO2光催化剂由于光催化活性高，化学和光化学稳定性好，运输费用低，环境友好，无毒等特点[3]而受到广泛使用。但是TiO2电子-空穴复合率过高，且它的禁带宽度较宽，在3。0–3。2 eV范围内，这使得TiO2对可见光的响应很低，只有在紫外光的照射条件下才能引发光催化反应，这限制了它在环境治理领域的进一步应用。太阳能是取之无尽的、清洁的能源，可见光是太阳光的主要组成部分，其能量约占太阳能的43%。因此，为了加强对太阳光的有效利用，人们试图寻找新型的可见光致光催化剂。为了实现这一目的，研究者构思了以下两种方法，一是通过掺杂[4-5]和修饰对TiO2进行改性；二是寻找新型的非TiO2的可见光致光催化剂[6]。而非TiO2可见光致光催化剂体系中，比较受人瞩目的催化剂就是铋系半导体光催化剂。论文网

1。2  常见的铋系半导体光催化材料

1。2。1  氧化铋光催化剂

氧化铋（Bi2O3）是一种多用于化工行业与电子器件的的半导体氧化物[7-9]。它的相态比较多，共有六种相，主要晶相有以下4种：单斜晶相α-Bi2O3，四方晶相β-Bi2O3，体心立方晶相γ-Bi2O3，面心立方晶相δ-Bi2O3[10]。它还有两种非化学计量比的相：Bi2O0。75和Bi2O2。33。它的禁带宽度包含范围较广（2eV-3。96eV），这使得它对可见光与紫外光都有响应，且对可见光利用率高。晶相不同，Bi2O3带隙值就不同，光催化活性也随之变化。其带隙值按照α、β、γ的顺序依次降低，光催化活性依次增高，并且任一种晶相，其催化活性都优于P25 TiO2。除此之外，它还具有高折射率、优良的介电性，高介电常数、显著的光电导率与光致发光等[11]优点。然而，将Bi2O3应用于实际生活污水处理仍然存在一些问题。首先，它的光生电子-空穴复合率高，导致光量子效率比较低；其次，反应过程中Bi2O3不太稳定导致其无法维持固有的相态。人们通过离子掺杂手段有效改善了Bi2O3晶体结构不稳定的情况，还通过构建异质结半导体来提高它的光量子量。对Bi2O3进行了许多相关研究，目前为止，仍没有取得让人欣喜的成果。