催化剂在工业反应和实验室反应中均具有重要作用，大多数的催化剂降低了反应对条件 的要求，减少了反应时间。催化剂种类的划分如表 1-2 所列：

表 1-2 催化剂从反应机理层面上种类的划分

催化剂酸碱型催化反应 通过质子转移进行反应 氧化还原型催化反应 通过电子转移进行反应

异构化 烷基化 裂解 金属催化剂 半导体催化剂

其中，半导体光催化剂在光催化领域有着重要应用，也是本实验研究的中心。

1、 TiO2 光催化剂

传统的 TiO2 光催化剂在能量转换、水分解、脱除 NO 等光催化领域表现出优越的性能。 然而，较大的禁带宽度（3.2 eV）和只对紫外光具有良好的响应这两个方面限制了其在可见 光范围内的光催化活性，而可见光却占据了太阳光谱的 43%。近年来，对传统的 TiO2 光催化 剂的改性主要有以下几个方面：（1）掺杂金属离子或者非金属离子。其中，掺杂金属离子使 得 TiO2 具有对可见光的响应能力[10]，非金属离子（N、F 等）则降低了 TiO2 的禁带宽度[11]。

（2）在 TiO2 表面负载贵金属（PtOx 等）。该法不仅可以增强催化剂对可见光的吸收，而且可 以降低电子和空穴的复合率，从而提升光催化性能[12]。（3）与其他催化剂的复合。廖[13]等通 过制备 g-C3N4/TiO2 异质结结构复合催化剂，使得样品发生了吸收带的红移，并大大促进光生 电子和空穴的分离。

2、钙钛矿型光催化剂

ABO3 型的钙钛矿是一类复合金属氧化物，具有良好的立方晶系的晶体结构，并且可以通过对其 A、B、O 位进行各种惨杂来提升光催化性能[14]，如图 1-3 所示。然而，钙钛矿催化剂 的催化寿命是仍需继续改进的方向。

3、铋系光催化剂

铋系光催化剂是一类由 O 2p 轨道、Bi 6s 和 O 2p 杂化轨道组合而成的化合物[15]，这种杂 化轨道使得铋系半导体的氧化活性以及电荷流动性都有了提升，进而提高光催化性能。近些年来，研究者们对 Bi2O3[16]、BixTiyO [17]体光催化剂均进行了合成和分析,并对它们进行了一系列的改性。其中，BiVO4 作为良好的可 见光响应的催化剂，具有禁带宽度低、无毒等优点，在光催化领域引起了较大关注。另外， BiVO4 可以通过简单水热法的可控制备而得到不同的晶型结构。Wang[21]等人通过调节溶液的 pH 值制备了不同形貌的钒酸铋。另外，通过与其他半导体、金属、金属氧化物等的复合，可 以得到异质结结构催化剂或金属表面沉积的优良催化剂。欧[9]等人制备了 g-C3N4/BiVO4 异质 结催化剂，在光催化氧化 NO 和降解 RhB 上展现出良好的活性。Chen[20]等人合成 BiVO4/CeO2

异质结催化剂（如图 1-4 所示），具有较大的比表面积，有优越的可见光催化性能。Li[22]等人 利用多种金属和金属氧化物对单斜相 BiVO4 进行改性，研究了不同金属或金属氧化物在 BiVO4 不同晶面（010、110）上的选择性沉积，由于光生电子和空穴的选择性迁移而形成电 子集中面和空穴集中面，造成了不同金属或氧化物在不同晶面上的选择性沉积，并探究了其 影响光催化活性的机制。