铋基材料的发展综述

1、铋基材料的发展综述 xxxx年来，可再生与不可再生资源日益枯竭，使得人们不得不高度重视排放物、废弃物的妥善处理和循环再生，减少不可再生资源的消耗和环境的污染，同时寻求绿色环保、可持续发展的新能源就逐渐受到世界各国的广泛关注。 光催化实际上是光催化剂在某些波长光子能量的驱动下，体内的空穴电子对分离，后又引发了一系列氧化还原反应的过程。光催化氧化技术由于其具有环境友好，能有效去除环境中尤其是废水中的污染物，且能耗少，无二次污染等优点已被慢慢重视起来。 自1972 年fujishima等1在nature报道了tio2在紫外光照射下可以催化水的分解后，半导体光催化剂一直是广大学者们研究的热点。光催化被

2、认为是解决能源问题的关键有效方法之一，近年来受到广大研究者的不断探究。 为了充分利用太阳光，人们对光催化材料进行了众多研究：一方面是对tio2半导体进行改性，另一方面是寻求新型的非tio2半导体光催化材料。含铋光催化材料属于非tio2半导体光催化材料中的一种，电子结构独特，价带由bi-6s和o-2p轨道杂化而成。这种独特的结构使其在可见光范围内有较陡峭的吸收边，阴阳离子间的反键作用更有利于空穴的形成与流动，使得光催化反应更容易进行。 本文将对近年来含铋光催化剂的研究进展进行综述。 2 铋类光催化剂的制备 2.1铋氧化物光催化剂 1 景凡：环境友好型铋基材料的制备及其性能研究 铋氧化物是很重要的

3、功能材料，在光电转化、医药制药材料等方面有着很广泛的运用。其中，纯相还具有折射率高、能量带隙低和电导率高的特点。 bi2o3有单斜、四方、体立方和面立方四种结构，只有单斜结构室温下可稳定存在，其他结构在室温下均会转变成单斜结构。 化学沉积法、声化学方法、溶胶-凝胶法、微波加热法等都是制备纳米bi2o3的方法。产品的形态也可根据方法不同而不同，如颗粒状、薄膜状、纤维状等。wang 等2 利用沉积法合成钙铋酸盐（cabi6o10/bi2o3）复合光催化剂，在可见光下（波长大于4xxxx年发现，此系列主要包括bi4ti3o12、bi2ti2o7、bi2ti4o11、bi12tio20、bi20tio

4、32等。其中，bi4ti3o12和bi2ti2o7由于具有比pzt 类铁电材料更好的铁电和高介电特性而被用于微电子器件的制备，bi12tio20由于光电和电光性质优良而被用作信息处理材料19。 3 景凡：环境友好型铋基材料的制备及其性能研究 钨酸铋，钨酸盐半导体材料广泛应用于磁性器件、闪烁材料和缓蚀剂等20，同时作为可见光响应的光催化剂，具有良好的紫外和可见光响应、热稳定、低成本、环境友好等优点。bi2wo6是最简单的aurivillius型层状氧化物之一，bi2o2层和wo6层沿着c轴交替组成bi2wo6晶体，为典型的钙钛矿层状结构23。 钒酸铋，钒酸铋对可见光的吸收较大，但其在可见光下产生

5、的光生电子和空穴极易复合，通常采用贵金属、碱土金属、过渡金属、稀土金属和非金属作为助催化剂或掺杂剂加入钒酸铋中以提高其催化活性。 铁酸铋，常见的铁酸铋类化合物有bifeo3、bi2fe4o9等，其中bifeo3具有较窄禁带能（eg=2.2 ev），可吸收可见光，其在光催化领域的潜在应用引起了研究者的广泛关注，如图2.1所示。 图2.1 bifeo3的结构 2.4 碱土金属铋酸盐 碱金属铋酸盐nabio3作为光催化性能优于bi2o3的新型光催化材料，具有较大的潜在应用性21-24。kako等21认为nabio3晶体中的na-3s轨道与o-2p轨道杂化形成的高度分散的s-p轨道可增强光生电子的流动

6、性，使得电子-空穴的复合率减少，因此具有较强的光催化活性。 谌春林等22研究了经过不同条件热处理的商品铋酸钠在可见光下对甲基橙、橙、亚甲基蓝和苯酚的降解作用，发现铋酸钠对几种有机物均有一定的降解作用，并且适当的热处理可以提高其光催化性能。 chang等23用铋酸钠与氯氧化铋制备出复合nabio3/biocl光催化剂，发现复合物的催化活性均高于铋酸钠和氯氧化铋，经分析认为空穴-电子对 4 2016届应用化学专业毕业论文文献综述 的有效分离增加了复合物的光催化活性。 碱土金属铋酸盐被称为最具潜力的可见光响应光催化剂，化合物中bi3+的l 物理方法通过传统的处理技术，仅是把污染物从液相转移到固相或者

7、气相当中，并不能从根本上将染料分子完全降解，难以使处理后的废水达到国家规定的排放标准，而且容易引起废物堆积和二次污染25,26。 化学氧化法主要采用臭氧，过氧化氢，过二硫酸盐，次氯酸盐等氧化一还原剂，色度去除率极高，但其耗能大，cod去除率小。电化学法对于量小的废水，具有设备简单、管理方便和工程效果较好的特点，但是其脱色率不高，耗电大，电极消耗较多，不适宜于水量大时采用。高温深度氧化法，具有良好的处理效果，但技术要求高、投资大、处理成本高，难以在实际中得到应用。 生物方法主要是活性污泥法，可分为好氧法、厌氧法、好氧一厌氧法。生物法是利用微生物酶和染料分子发生氧化还原反应，破坏不饱和键和发色基团，进行染料降解脱色。生物处理法具有应