赫榮安，曹少文，余家國

(1.武漢理工大學 材料復合新技術(shù)國家重點實驗室，湖北 武漢 430070)(2.長沙學院 環(huán)境光催化應(yīng)用技術(shù)湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410022)

特約專欄

碘氧化鉍光催化材料的研究進展

赫榮安1,2，曹少文1，余家國1

(1.武漢理工大學 材料復合新技術(shù)國家重點實驗室，湖北 武漢 430070)(2.長沙學院 環(huán)境光催化應(yīng)用技術(shù)湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410022)

鉍系半導體材料是一類重要的光催化材料，而碘氧化鉍是其中帶隙較窄的少數(shù)幾種之一，其光吸收波長范圍幾乎覆蓋全部可見光，具有較強的可見光響應(yīng)性能。然而，這一優(yōu)勢沒有得到充分利用，塊體碘氧化鉍的光催化性能并不理想，需要通過改性，使其光催化性能得到增強。由于碘氧化鉍的層狀結(jié)構(gòu)在鉍系光催化材料中非常具有代表性，幾乎所有鉍系光催化材料的改性增強策略都能用于碘氧化鉍的改性，故其相關(guān)研究對于鉍系光催化材料研究有較高的參考價值，引起了許多研究者的關(guān)注。為此，對近年來圍繞碘氧化鉍結(jié)構(gòu)調(diào)控、形貌調(diào)控、復合和表面修飾等方面的改性研究進行綜述，分析和總結(jié)改性處理在促進光吸收、載流子傳輸與分離、調(diào)控帶隙結(jié)構(gòu)等方面的作用機制，為新型可見光光催化材料的研究提供借鑒。

碘氧化鉍；光催化；可見光; 異質(zhì)結(jié);表面修飾

1 前 言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會活動的加快，人類對能源的消耗不斷增長，越來越多的有害物質(zhì)被排放到環(huán)境中，能源和環(huán)境問題日益突出，已成為人們迫切需要解決的重大課題。太陽能在各種能源中是最清潔、最安全的能源，因此，利用太陽能進行污染物降解和燃料制備的光催化技術(shù)研究逐漸被人們重視，成為能源和環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點之一[1-6]。由于可見光占太陽光全光譜的43%，比紫外光的比例高很多，因而，具有可見光活性的光催化劑比僅具有紫外光活性的光催化材料更具應(yīng)用潛力。在眾多的可見光光催化劑當中，鹵氧化鉍BiOX (X = Cl, Br, I)因其獨特的結(jié)構(gòu)和良好的光催化性能，占有非常重要的地位，其Bi 6s軌道可以通過與O 2p軌道雜化使帶隙變窄，而[Bi2O2]2+層和X-層交替的結(jié)構(gòu)使其非常容易長成片狀結(jié)構(gòu)，且[Bi2O2]2+層和X-之間可形成內(nèi)建電場，可促進光生電子和空穴的分離，從而增強其光催化活性[7-8]。在鹵氧化鉍中，BiOI的帶隙最窄(Eg= 1.8～1.9 eVm)，吸收帶邊可到680 nm，光吸收范圍幾乎覆蓋了全部可見光(390～760 nm)，具有良好的可見光響應(yīng)性能。然而，由于光生電子和空穴容易復合，沒有得到充分利用，塊體BiOI的光催化活性并不高。許多研究者嘗試通過形貌和結(jié)構(gòu)調(diào)控、構(gòu)建異質(zhì)結(jié)及表面修飾等方法對其進行改性，以期最大限度地發(fā)揮其可見光光催化性能。另外，碘氧化鉍在鉍系光催化劑中非常具有代表性，其制備和改性方法在其它鉍系光催化劑的研究中被廣泛采用，相關(guān)的機理分析策略也有很大的相似性，故其相關(guān)研究對于其它鉍系光催化材料的研究具有很好的參考意義。為此，對近期圍繞碘氧化鉍的相關(guān)研究進行綜述，或為新型可見光光催化材料的研發(fā)提供新的借鑒和思路。

2 形貌調(diào)控

對光催化材料的形貌調(diào)控通常涉及外觀和晶面調(diào)控兩個方面。而碘氧化鉍的層狀結(jié)構(gòu)使其非常容易長成片狀，且納米片傾向于沿著平行于(001)晶面的方向生長，故通常制備得到的碘氧化鉍往往是(001)晶面主導的納米片，隨著厚度減小，(001)晶面比例不斷增加，其晶面調(diào)控與厚度調(diào)節(jié)密不可分。因此，碘氧化鉍的形貌調(diào)控主要是改變納米片的厚度和納米片的組裝構(gòu)形。通過將納米片組裝成分等級結(jié)構(gòu)、花狀球、空心球等形貌，可有效提高碘氧化鉍對光的吸收和促進反應(yīng)物與催化劑表面的接觸，從而提高光生電子和空穴的數(shù)量和利用效率，增強碘氧化鉍的光催化性能。Lin等[9]通過室溫水解制備的花形BiOI微球，在光催化降解甲基橙的反應(yīng)中表現(xiàn)出良好的活性。Hu等[10]在進行水熱制備BiOI時，采用水、乙醇、乙二醇和甘油等不同溶劑，得到了不同形貌的BiOI，并發(fā)現(xiàn)較高的粘度有利于形成高比表面積樣品，其光催化氧化As(III)的活性也更高。利用模板劑或具有模板劑功能的原料，還可制備出具有空心結(jié)構(gòu)的BiOI微球。如Di等[11]利用離子液體碘化1-丁基-3-甲基咪唑碘為原料，通過室溫微乳法制備出了具有空心結(jié)構(gòu)的BiOI，其光催化降解羅丹明B的活性得到了明顯增強。Ren等[12]在以PVP為模板劑，用水熱法制備BiOI時，發(fā)現(xiàn)通過調(diào)整反應(yīng)物濃度，可分別得到實心和空心微球兩種形貌的BiOI(如圖1)，其中，空心的BiOI微球表現(xiàn)出對RhB更強的吸附性能和更高的光催化活性。盡管分等級結(jié)構(gòu)或空心結(jié)構(gòu)已能明顯增加BiOI的比表面積，提高材料利用效率，但若將BiOI負載到Al2O3[13]、坡縷石[14]、硅藻土[15]等多孔材料上，還可進一步降低其用量，提高使用效率。

圖1 (a)～(b)花狀和(c)～(d)空心BiOI微球的FESEM照片[12]Fig.1 FESEM images of (a)～(b) flower-like and (c)～(d) hollow BiOI microspheres[12]

減小納米片的厚度可縮短光生載流子到達表面的距離和時間，也是增強碘氧化鉍性能的有效手段。當納米片的厚度減小的到一定程度，得到超薄的結(jié)構(gòu)，除了減小載流子到達表面的行程、增大光吸收效率和增加表面活性位以外，還可能引起價帶和導帶的位置變化，賦予BiOI一些新的性能。如Zhao等[16]的理論計算顯示，隨著BiOI層數(shù)的減少，帶隙會變寬，導帶和價帶會變得更負，當厚度小于3 nm時，其導帶位置比H+/H2的還原電位更負，從而滿足光催化分解水的要求。Zhang等[17]通過計算發(fā)現(xiàn)，單層BiOI的價帶和導帶的位置非常適合光催化分解水。Shan等[18]采用化學轉(zhuǎn)化技術(shù)制備了暴露(001)晶面的BiOI納米片，紫外光電子能譜分析顯示其光生空穴可以氧化水釋放氧氣。本課題組在近期的計算結(jié)果顯示，BiOI的(001)晶面的導帶和價帶位置比(110)晶面更負(如圖2)，且由于這兩個晶面彼此相鄰，還能夠形成晶面異質(zhì)結(jié)，促進表面的電子和空穴分離，擁有最優(yōu)晶面比例的BiOI會表現(xiàn)出更高的光催化活性[19]。而Ye等[20]的研究表明，高(001)晶面比例的BiOI具有更負的導帶和價帶，其在光催化還原CO2的反應(yīng)中表現(xiàn)出更高的活性，其機理如圖3所示。

圖2 BiOI的(001)和(110)表面的態(tài)密度(DOS)圖[19]Fig.2 Density of states (DOS) plots for (100) and (110) surface of tetragonal BiOI[19]

圖3 BiOI納米片光催化還原CO2的晶面相關(guān)性機理示意圖[20]Fig.3 The photocatalytic mechanism of facet-dependent photocatalytic activity of BiOI nanosheets for CO2 photoreduction[20]

3 組成調(diào)控

碘氧化鉍的組成結(jié)構(gòu)調(diào)控主要是通過制備非化學計量比的碘氧化鉍、固溶體和引入缺陷等，調(diào)整其帶隙結(jié)構(gòu)，改變電荷的傳輸性質(zhì)，從而達到增強活性的目的。

通常水解制備的碘氧化鉍中的Bi、O和I為等計量比，分子式為BiOI。通過減少I的比例，可制備一系列富氧的碘氧化鉍，如Bi4O5I2, Bi7O9I3, Bi5O7I等。隨著氧含量的增加，這些碘氧化鉍的帶隙寬度不斷增加(Bi4O5I2～2.1 eV[21]，Bi7O9I3～2.3 eV[22]，Bi5O7I ～2.9 eV[23])，顏色由紅變白，相應(yīng)的價帶也變得更正，使它們具有比BiOI更強的氧化能力[24]。Bi4O5I2和Bi7O9I3的XRD譜圖與BiOI較為相似(如圖4)，而目前的研究報道尚未提供標準卡片數(shù)據(jù)，其組成通常是根據(jù)主要衍射峰相對于BiOI譜圖的偏移情況、元素分析或根據(jù)晶體模型計算的XRD譜圖對比來判斷。制備這些富氧的碘氧化鉍需要在加熱的條件下進行，如可通過水熱法、溶劑熱法, 油浴法、高溫氧化等方法制備。制備時，Bi和I通常為等摩爾比，在較高的溫度下，原料中的I容易揮發(fā)，從而減少了反應(yīng)體系中的I，使制備得到的碘氧化鉍中O的含量較高，而I的含量較低。例如通過改變熱處理溫度，可實現(xiàn)從BiOI到Bi5O7I的轉(zhuǎn)變[23,25]。同樣的道理，若增加反應(yīng)體系中I化物的比例，則有可能得到富I的碘氧化鉍[26]。除了反應(yīng)溫度，反應(yīng)體系的pH值對產(chǎn)物也有重要的影響。若在進行水熱法制備BiOI的體系中加入NaOH，還可得到棒狀的Bi5O7I[27]。

圖4 BiOI、Bi4O5I2、Bi7O9I3和Bi5O7I的XRD譜圖[28]Fig.4 XRD patterns of BiOI, Bi4O5I2, Bi7O9I3 and Bi5O7I[28]

除了改變碘氧化鉍中O和I元素的比例，引入Br和Cl兩種鹵素來制備固溶體也是BiOI性能增強的有效途徑。BiOI與BiOBr、BiOCl等其它鹵氧化鉍的結(jié)構(gòu)相似，可以比較容易地制備出固溶體BiOIxR1-x(R=Cl, Br)，通過改變鹵素的組成，可調(diào)整帶隙寬度、導帶和價帶的位置，從而優(yōu)化材料的光催化性能。如Wang等[29]制備的BiOC10.7510.25固溶體可在3 h內(nèi)光催化降解100%的對羥基苯乙酸。若在制備過程中同時加入Cl, Br和I三種鹵素的化合物，還可制備出三元鹵氧化鉍固溶體。如Liu等[30]通過溶劑熱的方法，在反應(yīng)體系中同時加入KCl、KBr和KI，制備得到了組成可調(diào)的BiO(ClBr)(1-x)/2Ix固溶體，其吸收帶邊隨x的增加連續(xù)紅移(如圖5)，帶隙寬度在1.82～2.88 eV范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。其中，固溶體BiO(ClBr)0.21I0.58，光催化氧化異丙醇的速率分別是固溶體BiO(ClBr)0.5和BiOI的16.5和11.8倍。

圖5 BiO(ClBr)(1-x)/2Ix的紫外-可見吸收光譜[30]Fig.5 UV-visible absorption spectras of BiO(ClBr)(1-x)/2Ix[30]

此外，研究發(fā)現(xiàn)，適當引入表面缺陷也能增強BiOI的光催化活性。如Fan等[31]將水熱法制備的BiOI放入異丙醇中進行超聲處理，在BiOI表面引入了氧缺陷，有效促進了電荷傳輸和分離，增強了其光催化降解氣態(tài)甲醛的性能。類似的，Huang等[32]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)350 ℃熱處理引入了氧空位的BiOI納米片光催化降解甲基橙的活性是未處理的BiOI納米片的10倍。

4 構(gòu)建異質(zhì)結(jié)

將光催化劑與其它材料進行結(jié)合構(gòu)建異質(zhì)結(jié)，是光催化材料改性中的常用方法，也是增強碘氧化鉍性能的重要途徑之一。將碘氧化鉍與其它材料復合形成異質(zhì)結(jié)，可使電荷在材料界面處定向傳遞，促進光生電子和空穴的分離，從而增強碘氧化鉍的光催化活性。常見的配對材料有TiO2[33-34]，碳納米管[35-36]、石墨烯[37-38]、C3N4[39-41]、BN[42]和含鉍化合物等。Liu等[43]利用微乳法制備BiOI/TiO2異質(zhì)結(jié)，該異質(zhì)結(jié)在光催化降解甲基橙的反應(yīng)中表現(xiàn)出比BiOI更高的活性。Wang等[40]通過室溫液相反應(yīng)將BiOI與g-C3N4復合，發(fā)現(xiàn)所制備的BiOI/g-C3N4在可見光光催化還原CO2的反應(yīng)中表現(xiàn)出良好的活性，作者認為BiOI和g-C3N4之間形成了Z型異質(zhì)結(jié)，不僅促進了電子和空穴的分離，還保證了g-C3N4的導帶電子能參與還原反應(yīng)。本課題組通過室溫自組裝的方法將BiOI與氧化石墨烯復合，也明顯增強了可見光BiOI光催化降解苯酚的活性[37]。構(gòu)建異質(zhì)結(jié)時，既可以采用一種材料，也可以采用用兩種材料與碘氧化鉍構(gòu)建三元復合材料。如Dai等[44]將氧化石墨烯(GO)夾在g-C3N4和BiOI之間，促進它們之間的電荷傳輸，使復合催化劑表現(xiàn)出比g-C3N4/BiOI更高的光催化性能。

在構(gòu)建異質(zhì)結(jié)時，若配對材料是鉍系化合物，則制備更方便，界面的結(jié)合可能更加緊密，更有利于電荷在界面處的傳輸，性能增強效果更好。如將碘氧化鉍與Bi2O2CO3[45]、Bi12O17Cl2[46]、Bi2Sn2O7[47]、BiVO4[48]、BiPO4[49]等含鉍化合物構(gòu)建異質(zhì)結(jié)，均能起到增強光催化活性的作用。如果是碘氧化鉍與BiOBr或BiOCl結(jié)合，則制備的異質(zhì)結(jié)不僅效果好，而且制備方便。如可通過離子交換的方法，將BiOI中的部分I用Cl或Br取代，使價帶變得更正，增強材料的光催化氧化能力[50-52]。采用一步法也能制備出BiOI與BiOCl或BiOBr之間的異質(zhì)結(jié)，增強光催化效果，而方法更為簡便。如利用一步水熱法可制備出BiOCl/BiOI花形異質(zhì)結(jié)，其光催化活性比BiOI更強[53]；以粉煤灰為載體，通過一步醇解法還可制備出負載的BiOI/BiOBr異質(zhì)結(jié)，其光催化效果也優(yōu)于只有BiOI或BiOBr負載的復合材料[54]。Zhang等[55]利用溶膠凝膠靜電紡絲的方法還制備出了BiOClx/BiOBry/BiOIz復合纖維，其表現(xiàn)出比BiOI更高的光催化活性。

等計量比的BiOI和富氧的碘氧化鉍之間也能兩兩組成異質(zhì)結(jié)。Lee等[56]通過改變水熱溫度和原料組成，制備了一系列由BiOI, Bi4O5I2, Bi7O9I3和Bi5O7I兩兩構(gòu)成的復合物BiOxIy/BiOpIq，并發(fā)現(xiàn)其中Bi7O9I3/Bi5O7I在光催化降解結(jié)晶紫染料的反應(yīng)中表現(xiàn)出最高的光催化活性。Tu等[57]制備了Bi4O5I2/Bi5O7I異質(zhì)結(jié)，其可見光光催化降解丙對苯的活性分別是BiOI, Bi5O7I和Bi4O5I2的32、33和4倍。Peng等[58]以Bi2O3作犧牲模板，通過溶液反應(yīng)，制備出了一維 BiOI/Bi4O5I2/Bi2O2CO3三元 p-n-p型異質(zhì)結(jié)，其光催化降解RhB的性能相對于BiOI有大幅提升，光催化性能增強原理如圖6所示。

此外，在碘氧化鉍與含鉍化合物構(gòu)成異質(zhì)結(jié)時，不同晶面的結(jié)合也會對界面間的電荷傳輸及性能增強效果產(chǎn)生影響。Sun等[59]將BiOI的(001)晶面分別與BiOCl的(001)晶面和(010)晶面結(jié)合，構(gòu)建了兩種異質(zhì)結(jié)，其中由BiOCl的(010)晶面與BiOI的(001)晶面結(jié)合構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)性能顯著增強。他們認為主要原因在于電子從界面處遷移到BiOCl的上表面比移動到下表面更容易。

除了進行性能增強，將BiOI與磁性材料復合，還有利于其回收利用。如可將Fe3O4引入BiOI與g-C3N4的復合材料，不僅能增強材料的光催化活性，還能使材料具有磁性，便于利用外磁場回收和使用[60]。

圖6 (a)BiOI, Bi4O5I2 和 Bi2O2CO3的能帶位置和(b)它們形成的p-n-p異質(zhì)結(jié)上電荷分離可能的機理[58]Fig.6 Schematic diagrams for (a) energy band of BiOI, Bi4O5I2 and Bi2O2CO3, and (b) the formation of the p-n-p heterojunction and the possible mechanism of charge separation[58]

5 表面修飾

大量研究表明，碘氧化鉍光催化反應(yīng)的主要活性基團是空穴，而空穴參與的反應(yīng)發(fā)生在表面，故表面的修飾也是提高其光催化活性的有效手段之一。目前用于碘氧化鉍表面修飾的主要有貴金屬納米顆粒、離子液體、碳量子點、碘化物和鉍單質(zhì)。貴金屬修飾主要是利用其等離子體效應(yīng)和電子捕獲性能，起到在光照下加熱反應(yīng)體系和捕獲光生電子、促進反應(yīng)的作用。在碘氧化鉍表面綴飾Ag[61]、Pt[62]、Pd[63]等貴金屬納米顆粒，均可明顯增強其光催化活性。此外，貴金屬進行表面修飾的效果還與暴露的晶面有一定關(guān)系。如研究發(fā)現(xiàn)，BiOI的(001)晶面比(110)晶面活性更高，用Ag量子點進行表面修飾時，具有較少(001)暴露晶面的樣品性能提升更明顯[61,64]。

碳量子點具有較好的導電性和電子捕獲能力，可促進界面處的電子和空穴分離，達到延長載流子壽命和增強材料光催化性能的效果。由于碳量子點非常細小，與碳顆粒相比，具有較高的比表面積和表面能，更容易自發(fā)地沉積在BiOI的表面，同時，微小的體積還有助于提高碳量子點利用效率和減小其用量，更大限度地減小其對BiOI光吸收的影響。如Xia等[65-67]利用碳量子點修飾碘氧化鉍的表面，顯著增強了碘氧化鉍的光催化性能。離子液體屬于有機物，具有較高的離子傳導性和電子捕獲能力，用離子液體修飾碘氧化鉍，可促進光生電子和空穴的分離，增強其性能。如Zhang等[68]以碘化1-丁基-3-甲基咪唑作為碘源和修飾劑，制備了1-丁基-3-甲基咪唑修飾的BiOI，顯著增強了BiOI光催化降解甲基橙的性能。

利用Bi的原位還原進行表面修飾是鉍系光催化材料特有的修飾方法。由于Bi3+容易被還原為金屬Bi，而金屬Bi具有等離子體效應(yīng)和電子捕獲功能，可像貴金屬一樣，起到光熱效應(yīng)和促進載流子分離的作用，故可通過原位還原將表面的少量Bi3+還原為金屬Bi，增強光催化劑的性能。Bi3+的還原可通過溶劑熱法[69]、化學還原[70]等方法來實現(xiàn)。將修飾了金屬Bi的碘氧化鉍負載到載體上，其性能增強作用可得到進一步發(fā)揮。Chen等[71]通過靜電紡絲的方法，制備了BiOI/Bi負載的碳納米線，其光催化降解甲基橙的活性比BiOI/碳納米線復合材料提高了20%。

此外，除了利用Bi原位還原實現(xiàn)對碘氧化鉍表面的修飾，還可利用表面的I反應(yīng)形成碘化物，來進行原位修飾。如Park等[72]將BiOI加入到含有Ag+的體系中，通過光照還原，使BiOI表面形成少量AgI和Ag，制備得到的Ag/AgI/BiOI光催化性能優(yōu)于BiOI[73]。

6 反應(yīng)機理研究

在BiOI相關(guān)的光催化反應(yīng)機理研究方面，研究者對于污染物氧化反應(yīng)中的主要活性基團，有比較一致的觀點，即認為空穴起到最主要的作用。而對于BiOI還原能力目前尚存在一定爭議，普遍的觀點認為導帶位置決定了BiOI的還原能力，由于其導帶位置(由其絕對電負性和帶隙寬度等參數(shù)計算得到)為正，無法將O2還原成·O2-，或?qū)+、CO2還原。但是研究顯示，在BiOI的光催化氧化污染物的反應(yīng)中，·O2-被發(fā)現(xiàn)也是反應(yīng)活性基團之一[10,74,75]，另外，還有研究顯示BiOI可用于CO2的還原[20,76]。對于這些現(xiàn)象，有的觀點認為半導體的實際導帶位置和通過絕對電負性等參數(shù)計算的結(jié)果存在較大差別，BiOI還原性由其實際導帶位置決定[20,76]。另有觀點認為BiOI受到波長更短(能量更高)的光激發(fā)時，電子可被激發(fā)到比導帶底更負的能級(如圖7)，故可將O2還原成·O2-[74-75]。對BiOI光催化還原反應(yīng)的深入研究，將使人們對光催化反應(yīng)機制有更準確的把握和理解。

圖7 BiOI在氙燈照射下的光催化機理示意圖[74]Fig.7 Photocatalytic mechanism of BiOI under Xenon lamp irradiation[74]

由于BiOI液相光催化氧化污染物的研究較為方便，相應(yīng)的機理研究報道也較多，而對于氣態(tài)污染物的氧化分解目前的研究報道還相對較少。Dong等[77]研究了BiOI光催化氧化NO的過程。作者提出，在反應(yīng)過程中，隨著氧化產(chǎn)物NO3-在BiOI表面的吸附，反應(yīng)歷程發(fā)生改變，從而導致氧化反應(yīng)由無差別氧化轉(zhuǎn)變?yōu)檫x擇性氧化生成NO2，如圖8所示。

7 結(jié) 語

碘氧化鉍是一種具有良好可見光響應(yīng)性能的光催化材料，其制備方法靈活多樣，其形貌和結(jié)構(gòu)調(diào)控簡單方便，具有巨大的應(yīng)用潛力。近年來, 許多研究者圍繞碘氧化鉍光催化劑制備和性能增強開展研究，對相關(guān)的理論研究也更加深入。其中，國內(nèi)研究者在這方面的研究工作更加引人注目。研究者通過形貌調(diào)控、組分調(diào)控、復合和表面修飾等改性手段，提升了碘氧化鉍的光吸收能力、促進了碘氧化鉍的載流子傳輸與分離、并調(diào)控了碘氧化鉍的帶隙結(jié)構(gòu)，從而增強了碘氧化鉍的光催化性能。當然，碘氧化鉍在光催化應(yīng)用過程中也存在缺點：①其價帶位置不夠正，導致其氧化能力相對較弱，從而使其氧化難分解有機物的效果變差；②其導帶位置不夠負，難以在可見光照射下，將O2、H+或CO2等還原，不利于其在新型燃料制備方面的應(yīng)用；③光生載流子的激發(fā)、分離和利用效率仍需進一步提高，只有將其可見光響應(yīng)的優(yōu)勢充分發(fā)揮，才能最大限度地增強其光催化性能。最后，優(yōu)化設(shè)計和制備碘氧化鉍光催化材料，使其不僅具有良好的可見光響應(yīng)性，還有較強的氧化能力或還原能力，仍具有較大難度。通過原位改性、構(gòu)建Z型異質(zhì)結(jié)和制備超薄結(jié)構(gòu)等途徑，有望解決這一問題。

圖8 BiOI光催化去除NO的反應(yīng)歷程[77]Fig.8 The photocatalytic removal pathway of NO over BiOI [77]

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(編輯 吳 琛)

Recent Advances on Bismuth Oxyiodide Photocatalysts

HE Rongan1,2, CAO Shaowen1, YU Jiaguo1

(1.State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing,Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China) (2.Hunan Province Key Laboratory of Applied Environmental Photocatalysis,Changsha University, Changsha 410022, China)

Bismuth-based semiconductors are an important family of photocatalysts, in which bismuth oxyiodide is one of those with narrow band gap and excellent visible light response. However, the photocatalytic activity of bulk bismuth oxyiodide is usually not satisfactory, and need to be improved by various strategies. The layered structure of bismuth oxyiodide is very typical in Bi-based photocatalysts, and almost all strategies for enhancing the photocatalytic performance of Bi-based photocatalysts are adaptable for bismuth oxyiodide. Hence the modification of bismuth oxyiodide is of significantly referential importance for Bi-based photocatalysts, and has attracted numerous attentions. Herein, we overview the recent advances on the modification of bismuth oxyiodide in this paper, by using the strategies such as structure and morphology control, composite construction and surface modification. The relevant mechanisms on promoting the light absorption, charge carrier migration and separation, and tuning the band structure were also summarized. It is believed that this review will provide a guidance for the development of highly efficient visible-light-driven photocatalysts.

bismuth oxyiodide; photocatalysis; visible light; heterojunction; surface modification

2016-9-28

科技部“973”項目(2013CB632402)；國家自然科學基金資助項目(51272199, 51320105001, 51372190, 51472191, 21433007, 21407115)

赫榮安，男，1973年生，副教授

余家國，男，1963年生，教授，博士生導師， Email: yujiaguo93@163.com

10.7502/j.issn.1674-3962.2017.01.03

0614.532; 0643.36

A

1674-3962(2017)01-0017-08