李明月，李會(huì)鵬，趙 華，蔡天鳳

（遼寧石油化工大學(xué) 石油化工學(xué)院，遼寧 撫順 113001）

人類(lèi)在不斷發(fā)展的同時(shí)，也面臨了兩個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，即能源短缺和環(huán)境污染。光催化技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型綠色環(huán)保技術(shù)，具有高效、無(wú)污染、成本低的特點(diǎn)［1-3］。自Fujishima等［4］發(fā)現(xiàn)利用紫外光照射TiO2電極能光解水產(chǎn)生氫氣和氧氣以來(lái)，研究人員開(kāi)始致力于研究光催化劑的催化效果。TiO2憑借穩(wěn)定性高、制備工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)成為重要的光催化劑。在光催化劑研究中，人們采取很多改性措施來(lái)解決TiO2的帶隙較寬和光生電子復(fù)合率較高的問(wèn)題［5］，提高TiO2的光催化效率。如采用了包括助催化劑負(fù)載［6］、離子摻雜［7］、構(gòu)建異質(zhì)結(jié)［8］等方法增強(qiáng)TiO2的光催化活性，但改性后的TiO2催化效果并不能很好地滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的需求。

開(kāi)發(fā)新型可見(jiàn)光響應(yīng)的半導(dǎo)體光催化劑成為光催化領(lǐng)域研究的主要方向。鉍系催化劑以獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的可見(jiàn)光吸收能力，引起了研究者的興趣。在新型的鉍系光催化劑中，BiOX（X=Cl，Br，I），Bi2WO6，BiVO4，Bi4Ti3O12，Bi12TiO20，Bi20TiO32，Bi2Ti2O7，Bi2Ti4O11等被視為具有發(fā)展前景的光催化材料，而B(niǎo)i4Ti3O12，Bi12TiO20，Bi20TiO32，Bi2Ti2O7等通稱(chēng)為鈦酸鉍化合物，Bi2O3和TiO2復(fù)合可形成具有多種晶相結(jié)構(gòu)的鈦酸鉍［9-11］，是一類(lèi)被廣泛研究的新型材料。其中，Bi4Ti3O12［12］，Bi12TiO20［13-14］，Bi2Ti2O7［15-16］因?yàn)閮?yōu)良的光電性質(zhì)而備受關(guān)注。這三種化合物的晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)具有多樣性，因此它們都有響應(yīng)可見(jiàn)光激發(fā)的能帶結(jié)構(gòu)，可增加光生載流子的遷移率。但鈦酸鉍化合物存在帶隙較寬和光生電子-空穴復(fù)合率較高的問(wèn)題，影響材料的光催化效果。因此為提高鈦酸鉍化合物光的催化性能必須進(jìn)行改性。

本文對(duì)鈦酸鉍化合物的晶體和電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，綜述了鈦酸鉍的制備方法及鈦酸鉍的改性措施，并對(duì)未來(lái)鈦酸鉍化合物在光催化領(lǐng)域中的發(fā)展進(jìn)行了展望。

1 鈦酸鉍的晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)

1.1 鈦酸鉍的禁帶寬度和能帶位置

鈦酸鉍系光催化材料均存在TiO6八面體或TiO4四面體結(jié)構(gòu)，與它們相連接的BiOn多面體中，存在6s2孤對(duì)電子及具有立體活性的Bi3+離子，從而導(dǎo)致這類(lèi)化合物相比于TiO2（3.0～3.2 eV）具有較低的帶隙能（2.6～2.8 eV），其中，三種晶體的禁帶寬度和能帶位置如表1所示。

表1 鈦酸鉍三種晶體的禁帶寬度和能帶位置［20］Table1 Band width and band position of the three bismuth titanate crystals［20］

1.2 鈦酸鉍晶體的電子結(jié)構(gòu)

Bi12TiO20屬于典型的Sillenite結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)為立方晶系軟鉍礦結(jié)構(gòu)，如圖1a所示。晶胞由TiO4四面體和BiOn多面體兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元組成。部分Ti原子被Bi原子代替，使純Bi12TiO20呈現(xiàn)非化學(xué)計(jì)量比。缺陷能級(jí)鄰近于價(jià)帶頂部，起到主能級(jí)的作用，當(dāng)Bi12TiO20受到太陽(yáng)光照射時(shí)，部分Ti原子與氧空位激發(fā)出電子進(jìn)入導(dǎo)帶。Bi2Ti2O7為焦綠石結(jié)構(gòu)，如圖1b所示。Bi離子位于三維網(wǎng)絡(luò)的空隙中，與八個(gè)氧配位，同時(shí)也有非化學(xué)計(jì)量比，存在Bi空位，在可見(jiàn)光區(qū)有明顯的吸收。Bi4Ti3O12屬于Aurivillius型化合物中的一種，這類(lèi)化合物因具有獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)而有利于光生載流子的分離。Wei等［17］報(bào)道Bi4Ti3O12的晶體結(jié)構(gòu)屬于斜方晶系的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，圖1c為Bi4Ti3O12的晶體模型。由圖1c可知，它的結(jié)構(gòu)由（Bi2O2）2+層和具有TiO6八面體層的（Bi2Ti3O10）2-單元通過(guò)沿碳軸方向交替疊加來(lái)形成的。（Bi2O2）2+與（Bi2Ti3O10）2-能形成內(nèi)部電場(chǎng)，這種獨(dú)特的層狀晶體結(jié)構(gòu)有利于光生載流子的分離和在層間的傳輸，促進(jìn)載流子輸送到材料表面參與催化反應(yīng)，提高了光催化效率［18-19］。

圖1 Bi12TiO20（a），Bi2Ti2O7（b），Bi4Ti3O12（c）的晶體結(jié)構(gòu)Fig.1 Crystal structures of Bi12TiO20(a)，Bi2Ti2O7(b)，Bi4Ti3O12(c).

2 鈦酸鉍的制備

鈦酸鉍家族的分子式非常復(fù)雜，如Bi4Ti3O12，Bi12TiO20，Bi20TiO32，Bi2Ti2O7，Bi2Ti4O11等，一 般由多種物相組成，相對(duì)應(yīng)的制備方法也有很多種，大致分為兩類(lèi)，即固相法和液相法。固相法是通過(guò)不同金屬或化合物固態(tài)擴(kuò)散反應(yīng)制備鈦酸鉍［16］。但該方法存在產(chǎn)物比例不均、粉末間接觸不易等問(wèn)題，影響光催化效果。目前應(yīng)用最多的是液相法，液相法包括水熱法、化學(xué)溶劑分解法、沉淀法等。通過(guò)這些方法可以得到各種物相的鈦酸鉍粉末。

2.1 水熱法

水熱法是以水為溶劑，通過(guò)對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行加熱產(chǎn)生高溫高壓，從而制備鈦酸鉍的方法。謝立進(jìn)［21］以硝酸鉍和鈦酸丁酯為原料、KOH為礦化劑，通過(guò)控制KOH的含量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間等條件，采用水熱法制備出結(jié)晶度高、純度高的鈦酸鉍，鈦酸鉍粉體在波長(zhǎng)400 nm處有很好的吸收。劉紅等［22］以硝酸鉍和Ti（SO4）2為原料制備了鈦酸鉍光催化劑，經(jīng)紫外-可見(jiàn)漫反射分析測(cè)試發(fā)現(xiàn)，試樣吸收帶發(fā)生了紅移，比表面積遠(yuǎn)高于用化學(xué)溶劑分解法制備的鈦酸鉍。根據(jù)光催化性能評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)溫度為140 ℃、水熱時(shí)間為1.5 h時(shí)，鈦酸鉍的表觀反應(yīng)速率常數(shù)為118.3 min-1。趙巍等［23］以微米級(jí)TiO2為模板，采用水熱法，在不同的工藝條件下，通過(guò)調(diào)整易變的工藝參數(shù)制備的鈦酸鉍化合物晶形保持完整，達(dá)到了最佳的光催化效果。因此，水熱法既可以直接制得鈦酸鉍粉體，避免因灼燒帶來(lái)的團(tuán)聚現(xiàn)象；又可以得到晶形完整的產(chǎn)物，避免因易變參數(shù)而造成的材料晶型變化等問(wèn)題。用水熱法制備鈦酸鉍工藝簡(jiǎn)單、能耗低、污染少。

2.2 化學(xué)溶劑分解法

化學(xué)溶劑分解法是在溶膠-凝膠法和金屬有機(jī)物分解法基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種方法。許效紅等［24］以硝酸鉍和鈦酸丁酯為原料，利用化學(xué)溶劑分解法制備了Bi12TiO20納米多晶粉體。紫外-可見(jiàn)漫反射分析結(jié)果表明，Bi12TiO20在385～560 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，可對(duì)光有很好的吸收?；瘜W(xué)溶劑分解法相比于溶膠-凝膠法的優(yōu)點(diǎn)是不需要發(fā)生水解縮聚反應(yīng)而形成前體溶液，這種方法可以高效地控制化合物的結(jié)構(gòu)，過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低廉。

2.3 沉淀法

沉淀法是目前制備超微粉體材料常用的方法，該方法包括共沉淀法、均相沉淀法和絡(luò)合沉淀法。沉淀法成功的關(guān)鍵在于保證了沉淀完全和沉淀物具有良好的過(guò)濾性能。首先將Ti和Bi制成溶液，然后加入沉淀劑使這兩種離子從溶液中沉淀出來(lái)，沉淀物經(jīng)一系列過(guò)濾、洗滌、干燥、加熱等工藝過(guò)程形成納米粉體，中間加入表面活性劑以防止團(tuán)聚現(xiàn)象。唐慶圓等［25］是以硝酸鉍、V2O5和鈦酸丁酯為原料，稀硝酸和濃氨水為沉淀劑沉淀制備出了V摻雜的鈦酸鉍粉體，粉體顆粒在50～100 nm之間。

3 鈦酸鉍的改性

與TiO2相比，鈦酸鉍的光催化效果雖然有明顯的提高，但依然存在很多的不足。如光生電子與空穴對(duì)復(fù)合率較高、帶隙較寬等問(wèn)題。近年來(lái)，科學(xué)家們?yōu)樘岣哜佀徙G的光催化活性，在鈦酸鉍改性方面進(jìn)行了大量的研究，采用元素?fù)诫s、異質(zhì)結(jié)構(gòu)建和形貌修飾等手段來(lái)解決光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合和可見(jiàn)光吸收范圍的問(wèn)題，從而有效提高鈦酸鉍的光催化效率。

3.1 元素?fù)诫s

元素?fù)诫s會(huì)影響鈦酸鉍的光催化性能，是鈦酸鉍改性措施中應(yīng)用最廣泛的一種。元素?fù)诫s包括金屬摻雜（Cr，La等）、非金屬摻雜（C，N，S，P等），元素?fù)诫s能夠在原化合物中引入雜質(zhì)能級(jí)，經(jīng)光照時(shí)，雜質(zhì)能級(jí)上的電子會(huì)被激發(fā)，擴(kuò)大光響應(yīng)的范圍，從而提高光催化效果。無(wú)論是金屬元素?fù)诫s還是非金屬元素?fù)诫s，雖然都能不同程度地提高光催化性能，但均有弊端。摻雜金屬元素后的催化劑熱穩(wěn)定性變差［26］，非金屬元素只能吸收能量較低的光子，導(dǎo)致光生空穴的氧化能力減弱，從而導(dǎo)致光催化活性降低。

林雪等［27］以硝酸鉍和TiCl4為原料，采用水熱法，在180 ℃下加熱24 h制備了La摻雜的納米線。光致發(fā)光光譜表征結(jié)果表明，Bi3.25La0.75Ti3O12納米線在433 nm和565 nm附近有較強(qiáng)的發(fā)射峰，分別對(duì)應(yīng)激子發(fā)射和表面缺陷發(fā)光。通過(guò)降解甲基橙（MO）評(píng)價(jià)了催化劑的光催化性能，該試樣的表觀反應(yīng)速率約為0.00785 min-1，比未摻雜La的鈦酸鉍表觀反應(yīng)速率提高了1.9倍。這主要得益于La的進(jìn)入使鈦酸鉍的禁帶形成了雜質(zhì)能級(jí)，使禁帶寬度變窄，同時(shí)電子與空穴的分離能力也有所提高。金屬摻雜還可以在半導(dǎo)體表面引入光生電子捕獲陷阱，降低光生電子與空穴復(fù)合的幾率，從而增強(qiáng)光催化活性。如Chen等［28］采用溶膠-凝膠法制備了Cr摻雜的Bi4Ti3O12的納米片，Cr的摻雜影響了Bi4Ti3O12晶粒的生長(zhǎng)，導(dǎo)致該催化劑的粒徑尺寸減??；摻雜Cr后的鈦酸鉍晶粒優(yōu)先在（001）晶面生長(zhǎng)，與純相Bi4Ti3O12的催化劑相比不僅對(duì)可見(jiàn)光吸收性增強(qiáng)，而且還會(huì)抑制光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合；金屬Cr的摻雜在鈦酸鉍表面引入陷阱，也降低了電子與空穴的復(fù)合幾率。通過(guò)降解羅丹明B（RhB）評(píng)價(jià)了材料的光催化活性，該材料比純Bi4Ti3O12的催化性能提高了35.7%。Chen等［29］采用共沉淀法制備了C摻雜的鈦酸鉍納米片，提高了鈦酸鉍的比表面積，降低了帶隙，抑制了光生電子對(duì)與空穴的復(fù)合，提高了催化劑的光催化性能。非金屬摻雜可以調(diào)節(jié)催化劑的帶隙和增加氧空位，Li等［30］采用水熱合成法將N摻雜到Bi4Ti3O12中，制備了具有斜方晶系鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的N-Bi4Ti3O12。通過(guò)降解MO評(píng)價(jià)了N-Bi4Ti3O12的光催化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，N-Bi4Ti3O12對(duì)MO的降解率達(dá)97%，比改性前的Bi4Ti3O12提高了18%，這主要?dú)w功于N原子取代了N-Bi4Ti3O12結(jié)構(gòu)的［TiO6］八面體的氧原子，產(chǎn)生了N—Ti鍵合和氧空位，圖2顯示了BIT結(jié)構(gòu)的［TiO6］八面體的氧原子可能被N原子所取代的三個(gè)位置：1）在［Bi2O2］2+層附近的［TiO6］八面體中的位置命名為N-Bi4Ti3O12-1；2）中間［TiO6］八面體和［Bi2O2］2+層附近的［TiO6］八面體之間的位置命名為N-Bi4Ti3O12-2；3）在中間的［TiO6］八面體中的位置命名為N-Bi4Ti3O12-3。由于帶隙的減小和結(jié)構(gòu)中氧空位的增加，光催化活性才得到提高［31］。

圖2 Bi4Ti3O12結(jié)構(gòu)的［TiO6］八面體處的氧原子可能被氮原子所取代的位置［31］Fig.2 The position where the oxygen atom at the［TiO6］octahedron of the Bi4Ti3O12 structure may be replaced by nitrogen atoms［31］. a Bi4Ti3O12；b N atoms in the［TiO6］octahedron near the［Bi2O2］2+ layer；c N atom between the medial［TiO6］octahedron and the［TiO6］octahedron near the［Bi2O2］2+ layers；d N atom in the medial［TiO6］octahedron

3.2 異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建

將鈦酸鉍與其他半導(dǎo)體材料結(jié)合形成異質(zhì)結(jié)，被認(rèn)為是提高光催化活性最有發(fā)展前景的改性方法［32］。生成的異質(zhì)結(jié)可以提高光生電子與空穴對(duì)的分離效率，拓寬催化劑的應(yīng)用范圍。Hou等［33］將Bi4Ti3O12納米線與BiOI納米片復(fù)合構(gòu)建了p-n型異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，提高了Bi4Ti3O12的降解活性。值得注意的是，Bi4Ti3O12和鹵氧鉍同屬于Aurivillius型層狀化合物，這種相似的結(jié)構(gòu)有助于形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，將兩者進(jìn)行復(fù)合，構(gòu)建具有更高光催化活性的催化劑，在理論上是可行的。Kumar等［34］報(bào)道了高級(jí)光催化劑g-C3N4/Bi4Ti3O12/Bi4O5I2用于高效耦合光催化H2析出和抗生素降解。在可見(jiàn)光條件下，CTBT-30（40%g-C3N4/Bi4Ti3O12）/30%Bi4O5I2光催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的H2生成速率（56.2 mmol/（g·h）），同時(shí)去除了87.1%的氧氟沙星，比RhB的降解率高出幾十倍，Z型轉(zhuǎn)移促進(jìn)電荷分離。Liu等［35］以Ni（OH）2為助催化劑，構(gòu)建了新型2D/2DNi（OH）2/Bi4Ti3O12復(fù) 合 材 料，Ni（OH）2和Bi4Ti3O12之間具有界面相互作用，與純?cè)嚇酉啾龋?D/2DNi（OH）2/Bi4Ti3O12復(fù)合材料的光催化活性約提高10倍。這歸因于促進(jìn)電子-空穴分離的界面相互作用。因此，這項(xiàng)工作為設(shè)計(jì)2D/2D納米復(fù)合材料提供了新的思路，并證明Ni（OH）2可以出色地作為有效的助催化劑代替貴金屬來(lái)增強(qiáng)光催化活性。Gao等［36］通過(guò)將Bi4Ti3O12納米片與g-C3N4納米片面對(duì)面耦合，開(kāi)發(fā)了一種2D/0D/2D面對(duì)面接觸g-C3N4@Au@Bi4Ti3O12異質(zhì)結(jié)三元復(fù)合光催化劑，并將Au納米粒子夾在它們之間。研究了模擬陽(yáng)光下復(fù)合光催化劑從水中去除RhB的情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，g-C3N4@Au@Bi4Ti3O12復(fù)合光催化劑與純Bi4Ti3O12或g-C3N4納米片相比具有良好的光降解性能。經(jīng)120 min的光反應(yīng)，10%CN@4.2%Au@Bi4Ti3O12復(fù)合光催化劑可以降解94.4%的RhB。動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果表明，催化劑的光降解活性比純Bi4Ti3O12的降解活性提高5.0倍。三元復(fù)合光催化劑增強(qiáng)光降解的機(jī)制主要?dú)w因于Bi4Ti3O12和g-C3N4納米片之間光生電子-空穴的轉(zhuǎn)移以及電子-空穴對(duì)的有效空間分離。夾在Bi4Ti3O12和g-C3N4納米片之間的Au納米顆粒的作用是充當(dāng)“橋梁”以促進(jìn)這種載流子轉(zhuǎn)移。還可以通過(guò)延長(zhǎng)光生電子和空穴的壽命來(lái)提高光催化性能，Wang等［37］利用簡(jiǎn)單的水熱合成法合成了異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料（Bi4Ti3O12/BiVO4）。Bi4Ti3O12/BiVO4的能帶排列與電子結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖3所示。導(dǎo)帶（CB）和價(jià)帶（VB）位置在Bi4Ti3O12和BiVO4之間交錯(cuò)。異質(zhì)結(jié)形成后，電子從BiVO4到Bi4Ti3O12發(fā)生熱遷移，直接達(dá)到費(fèi)米能級(jí)，并隨著能帶彎曲形成穩(wěn)定的內(nèi)建電場(chǎng)。該復(fù)合材料可以用將CO2還原 為CH3OH和CO，BiVO4/10%Bi4Ti3O12的CH3OH和CO產(chǎn)率最高，分別為16.6 mmol/（g·h）和13.29 mmol/（g·h），復(fù)合材料的CH3OH產(chǎn)率比純BiVO4的CH3OH和CO產(chǎn)率高5.68和5.44倍，比純Bi4Ti3O12的CH3OH和CO產(chǎn)率高9.88和2.80倍。催化劑高的活性主要得益于形成了Ⅱ型異質(zhì)結(jié)，該結(jié)構(gòu)顯著增強(qiáng)了光生載流子的分離，并促進(jìn)了Bi4Ti3O12上的H2O氧化和BiVO4上的CO2還原之間的協(xié)作。

圖3 BiVO4/Bi4Ti3O12異質(zhì)結(jié)的能帶排列和電子結(jié)構(gòu)［37］Fig.3 Band alignment and electron structure of BiVO4/Bi4Ti3O12 heterojunction［37］.VB：valence band；CB：conduction band；Er：fermi level.

3.3 形貌調(diào)控

形貌對(duì)光催化活性有重要影響。形貌不同，一方面會(huì)改變粒子的粒徑尺寸和比表面積，另一方面也會(huì)影響到鈦酸鉍對(duì)光的吸收與利用，不同維數(shù)的光催化劑也會(huì)對(duì)光生電子-空穴的分離和遷移造成影響，因此形貌調(diào)控是提高光催化性能的重要手段之一。Hou等［38］采用水熱法通過(guò)控制反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等參數(shù)制備了不同形貌的鈦酸鉍，包括納米球、納米線、納米花等。通過(guò)光催化降解RhB發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)形貌調(diào)控后鈦酸鉍的催化效果更好。之后他們繼續(xù)研究水熱法制備鈦酸鉍納米棒［39］，納米棒的形成機(jī)制如圖4所示。

圖4 在不同pH下制備的Bi12TiO20納米晶體在180 ℃的SEM照片及猜想的納米棒形成機(jī)制示意圖Fig.4 SEM images of Bi12TiO20 nanocrystals at 180 ℃ fabricated at various pH values and schematic illustration of the proposed formation mechanism of Bi12TiO20 nanorod.pH：a 10；b 11；c 12；d 14

通過(guò)控制KOH的含量調(diào)控鈦酸鉍的形貌。催化活性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，對(duì)RhB的降解率達(dá)到了91%。鈦酸鉍形貌從納米球到微米球的變化主要是通過(guò)改變反應(yīng)物的濃度來(lái)完成的，微米球狀的鈦酸鉍在所有形貌的鈦酸鉍中擁有最佳的光催化活性。翟相陽(yáng)等［40］采用水熱法制備出不同形貌的Bi12TiO20，以硝酸鉍、V2O5和（C4H9O）4Ti為原料、KOH和NaOH為礦化劑制備出網(wǎng)狀和片狀的鈦酸鉍。通過(guò)降解RhB評(píng)價(jià)了鈦酸鉍的光催化性能，片狀鈦酸鉍在光照180 min后，RhB的降解率達(dá)到78.2%。Yang等［41］采用微波輔助水熱法在十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）存在的條件下，制備了分層多級(jí)結(jié)構(gòu)的Bi12TiO20，它的整體形貌為花形，利用CTAB調(diào)節(jié)產(chǎn)物的形貌。相比于上述的水熱法，微波輔助水熱法制備的鈦酸鉍形貌種類(lèi)更多，且形貌也具有分層結(jié)構(gòu)。因此，通過(guò)改變鈦酸鉍的合成條件及合成方法來(lái)對(duì)鈦酸鉍的孔結(jié)構(gòu)、比表面積和尺寸等進(jìn)行調(diào)控，可以有效提升鈦酸鉍的光催化效果。

為了解鈦酸鉍的改性措施與改性效果，將近年來(lái)的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行整理，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，鈦酸鉍的改性措施基本采用異質(zhì)結(jié)構(gòu)建和元素?fù)诫s，這兩種改性方法步驟相對(duì)簡(jiǎn)單、改性效果好。在應(yīng)用方面，鈦酸鉍主要用于污染物的處理，污染物選擇較低濃度的染料。制備方法以水熱法為主，因?yàn)樗疅岱ㄈ菀卓刂飘a(chǎn)品的形貌與尺寸，但處理時(shí)溫度較高，如何在相對(duì)溫和的情況下制備鈦酸鉍也是今后研究的方向。

表2 鈦酸鉍的修飾策略和光催化活性Table 2 Review on modification strategies and photocatalytic activity of bismuth titanate

4 結(jié)語(yǔ)

鈦酸鉍是一種新型的鉍系光催化劑，具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。采用鉍源與鈦酸酯類(lèi)，通過(guò)水熱法、化學(xué)溶劑分解法、沉淀法等在適宜的條件下獲得鈦酸鉍粉體，具有廉價(jià)易得等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)多種改性手段對(duì)鈦酸鉍的性能進(jìn)行調(diào)控，使其在光催化降解各類(lèi)有機(jī)染料、抗生素、殺蟲(chóng)劑以及光解水制氫氣等方面都有極大的應(yīng)用前景，但目前還存在以下幾個(gè)問(wèn)題：1）鈦酸鉍的正?；厥?。由于現(xiàn)在所制備的鈦酸鉍催化劑都是粉末材料，不方便回收，因此需要研究更好的制備方法，便于回收循環(huán)利用。2）對(duì)降解氣態(tài)污染物目前研究較少，如SO2、NO2等和其他揮發(fā)性有機(jī)污染物。鈦酸鉍催化劑在進(jìn)行一系列改性措施之后，無(wú)論是催化活性還是應(yīng)用范圍都能得到提高。