20世纪70年代出现了光催化技术，而我们最先知道的就是植物的光合作用的机理就是属于光催化[8]。植物将太阳光的光能通过叶绿素的催化作用转变为了化学能。也就是把二氧化碳和水通过光能作用转化成糖类。随着现在科技的发展，环境污染和传统的能源稀缺越来越影响人们的身体健康与工作生活，雾霾问题以及酸雨问题让我们的经济与生活遭受到巨大的影响。作为光能，太阳光是干净、安全、没有污染、源源不断的的新能源。1972年，由Fujishima和Honda在他们的试验中发现了二氧化钛具有光催化活性剂的特掉。它能在太阳光规定的波长范围内将水分解制成无污染的能源氢气[9]。所以作为21世纪最前沿的研究课题之一，得到了大力的发展。

1。2 光催化的机理和特点

由于半导体的特殊结构，它区别于金属与绝缘体的特别的能带结构,即在价带和导带之间就存在了一个禁带[10]。当有光子能量高于半导体吸收阈值的光照射在半导体时[11],半导体的价带电子会发生了带间的跃迁即是从价带跃迁到了导带,从而就产生了光生电子和空穴的现象[12]。这也就是光催化反应的机理。

1。3 光催化材料的种类与特性

光催化材料在当下的分类方法来说共有两种：第一类为TiO2等传统的光催化材料；第二类为复合型类的光催化材料，让我们来逐一分析。TiO2它的优点共有6个。

（1）合适的能带电位因为它处在导体与绝缘体之间，让其有了独特的结构，对光能有了足够的吸收。

高化学稳定性独有的晶体结构，让其能在光催化的反应中有较强的稳定性。

（2）无毒无害金属钛作为最适合人体的仿生型生物材料，它的安全可靠性得到了人们的证实[13]。

（3）较高的光电转换效率因为具有独有的结构，在光子的吸收和充分利用上体现出它的优越性[14]。

（4）低成本作为常见的金属，而且在我国由丰富的钛矿石以及相关的混合物的矿，所以其产量是富足的。医学和化学上常常用到它。

（5）高活性  TiO2还是因为它的能带电位和较高的光电转换效率，让它有了高活性在催化方向上[15]。

TiO2的缺点有3个。

（1）对光的利用范围狭窄因为它的带隙只有3。8 eV，所以最大吸收波长为380 nm[16]，就如我们所说的紫外光。而我们知道可见光的大部分能量带集中在400-600 nm。紫外光在太阳光中占得比例少之又少，因此TiO2的对可见光的吸收很差，导致了对其继续发展可见光吸收催化的限制。

（2）对光子的吸收效率低下因为它的电荷分离率仅仅只有30 %，这导致了二氧化钛在光子的吸收过程中，不能有足够的电子来满足光电转换所需要的电能以及化学能[17]。

（3）对有机物的吸收能力很弱总所周知，随着人类的发展，污染物绝大多数都是有机物，而二氧化钛不能有效的吸收它们，就导致其在光催化降解这一块的领域不能充分的发挥，等同是制约了二氧化钛作为光催化活性剂的发展之路途。

复合型光催化材料比如铋基复合物，它的能带结构很特殊，次能级会在其价态上方形成，导致它的能隙变小[18]，使其可见光的吸收大大的加强，所以这也就是铋基复合物最近几年很好的原因。

1。4 铋酸钙的性质与光催化剂特性

载流子的激发和跃迁是在光催化的反应的过程中是最最重要要的。而载流子的激发是能带调控的。铋酸钙的能带结构独特，次能级会在价态上方形成，致使其能隙越小，那就说明能带越宽，使得光的吸收效率大大的提高。光催化剂的定义是:通过吸收了的光能，它本身不会发生改变，但就是能激发了各种化学反应。现在使用最为广泛的光催化活性剂就是二氧化钛[19]。研究还发现，二氧化钛在光线照射下，具有氧化分解的能力和超强的亲水的性能。论文网