Bi/Bi¬2O3异质结光催化剂的制备表征及其光催化性能(4)
1.4 Bi2O3的制备
Bi2O3的制备方法有很多，主要包括化学沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、室温固相法、水热合成法、喷雾燃烧法、等离子体法等[23]。化学沉淀法为是金属铋溶解从而制得铋的盐溶液，然后向其中加入沉淀剂、分散剂和络合剂，经过过滤、洗涤、焙烧得到。它工艺简单，污染小，是目前常用的制备方法。溶胶-凝胶法是一种通过金属有机或无机化合物的盐溶液水解而得到溶胶，然后在溶胶中加入催化剂、螯合剂或分散剂等使其形成具有流动性的水凝胶，并在一定的条件下使其转化为均一化凝胶，除去残余的有机物、水等杂质，然后进行热处理，即可得到所需纳米材料。用该方法所制备Bi2O3，具有反应温度低，可以形成亚稳态化合物等优点，制备的产品、纯度高、晶体形状易于控制、粒度小、副反应少，但该方法在转化剂的选择、反应条件控制和实际操作等方面，仍有许多的局限性，且所得产物如果不经过后续的热处理过程，则很容易发生团聚，很难得到晶态的纳米颗粒。
1.5 异质结在光催化领域的应用
异质结是由两种不同的半导体单晶材料组成，是半导体领域的重要概念，具有许多与导体不同的特殊性质。随着纳米技术的发展，半导体和纳米技术不断结合，纳米异质结就是其结合的产物，它具有纳米材料的表面效应、宏观量子隧道效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等，所以性能优异，在许多方面都出色的表现。前面已经讨论过，影响铋系催化材料的光催化性能的主要原因是光生电子和空穴容易复合，而半导体异质结则有望克服这一问题。
由于异质结内存在内建电场，在其作用下结两边的载流子会往相反的方向运动：p区的电子穿过pn结进入n区，而n区的空穴则穿过pn结进入p区，这样就实现了半导体内部光致电荷的分离。关于这方面的应用，国内外都有许多研究。2007年，Robert等人综述了TiO2与金属氧化物或者金属硫化物所构成的异质结光催化材料，Gray等综述了TiO2各相之间构成的异质结光催化材料，国内也有文章介绍过TiO2与p型半导体构成的异质结光催化材料和TiO2与贵金属所构成的肖特基结光催化材料[24]。
鉴于异质结在TiO2光催化剂上的成功应用，研究者们也进行了利用异质结改性Bi系化合物的探索，常见的复合方法是在Bi系化合物上用金属单质修饰以达到改性的效果。
Jiajia Hu等人通过原位还原法，在KBH4¬¬溶液中还原BiOCl产生Bi纳米颗粒而获得Bi/BiOCl纳米片复合材料。把材料用作催化剂分别在紫外光和可见光下催化降解甲基橙（MO），实验结果显示通过还原获得的Bi纳米颗粒改性的纳米片比没有改性的纳米片在紫外光下的催化效果好很多，相同时间下对甲基橙的降解率有大幅的提高。并且未改性的BiOCl纳米片在可见光下催化降解甲基橙的能力很弱，对甲基橙的降解率很低，改性之后能使该材料在可见光下获得良好的催化性能，提高对甲基橙的降解率[25]。可见通过Bi的改性可以大幅提高BiOCl在紫外光下的催化性能并能使其获得在可见光下的催化性能。
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