Page 24 - 《华中农业大学学报（自然科学版）》2020年第5期

华 中 农 业 大 学 学 报 第 ３９ 卷
８
１

图 １ 不同 Bi 系光催化材料的能带结构
Fi g ．１ ThebandstructureofBiＧbasedp hotocatal y ticmaterials
1.3 卤氧化铋系化合物

卤氧化铋具有良好的光学性能, 属于四方晶系.
]
BiOX 的晶体结构是由双层卤素原子交错 [ Bi ２O ２
层构成的层状结构.卤氧化铋能带结构如图 ３ 所
示. BiOX 的价带一般由 O２ p 和 Xn p X＝F 、 Cl 、
(
Br和I , 分别对应于n＝２ 、 ３ 、 ４ 、 ５ ) 轨道参与构成, 导
带主要由 Bi６ p 轨道参与组成. BiOF 、 BiOCl 、 BiOＧ
[ １２ ]
Br和 BiOI的带隙分别为３．６４ 、 ３．２０ 、 ２．７６ 和１．７７
图 ２ Bi ２S ３ 微球的能带结构 [ ９ ] eV [ １３ ] .表明带隙通常随着原子序数的增加而减小.
Fi g ．２ BandstructureofBi ２S ３ micros p heres [ ９ ] 只有紫外光可以激发 BiOF 、 BiOCl光催化剂, 而可
1.2 二元金属铋系化合物 见光和近红外光都可以成功激发 BiOBr和 BiOI光
二元铋系材料主要包括由 Bi和其他金属组成 催化剂.因此, BiOBr和 BiOI由于其合适的带隙而
的复合氧化物. Bi ２MO ６ M＝Cr , Mo , W ) 是奥里维 被经常研究.
(
里斯( Aurivillius ) 家族中最简单的成 员, 其通式为
(
Bi ２A NＧ１ B NO ３N ＋３ A＝Ca , Sr , Ba , Pb , Bi , Na , K ; B＝
Ti , Nb , Ta , Mo , W , Fe ).这类复合氧化物一般都具
有 Bi ２O 层和 MO ６ 八面体层交替排列构成的奥里
维里 斯 层 状 结 构. Bi ２MO ６ 的 价 带 和 导 带 均 由
、 、
Bi６ p O２ p 和 Mnd ( Bi ２CrO ６ Bi ２MoO ６ 和 Bi ２WO ６
的n 值分 别 为 ３ 、 ４ 和 ５ ) 杂 化 轨 道 组 成. Bi ２MO ６
中, Bi ２CrO ６ Bi ２MoO ６ 和 Bi ２WO ６ 的 带 隙 分 别 为
、
[ １０ ] .表 明 Bi ２MO ６ 化 合 物 是
２．１６ 、 ２．６３ 和 ２．７７eV
适合于可见光激发的 光 催 化 剂. Bi ２CrO ６ 带 隙 最
窄, 但 由 于 光 生 电 子 和 空 穴 极 易 复 合, 不 适 合 用

于光催化. 正 交 晶 系 Bi ２WO ６ 的 制 备 方 法 简 单, [ １４ ]
图 ３ 卤氧化铋能带结构示意图
不但具 有 合 适 的 带 隙, 还 有 可 控 合 成 的 形 貌 结 [ １４ ]
Fi g ．３ Bandg a pstructureofbismuthox y halide
构, 在 可 见 光 照 射 下 具 有 良 好 的 光 催 化 活 性, 但 1.4 磷酸铋和钒酸铋化合物
仍具有光生载流子复合率高的缺点. 水热法制备的 BiPO ４ 的带隙约为 ３．８５eV .标