Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備、性能及應(yīng)用研究

Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備、性能及應(yīng)用研究一、引言1.1研究背景與意義隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速，全球面臨著日益嚴(yán)峻的能源短缺和環(huán)境污染問題。傳統(tǒng)化石能源的過度消耗導(dǎo)致其儲(chǔ)量不斷減少，同時(shí)燃燒化石能源產(chǎn)生的大量污染物，如二氧化碳、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)化合物等，對生態(tài)環(huán)境和人類健康造成了極大威脅。因此，開發(fā)清潔、可持續(xù)的能源以及高效的環(huán)境治理技術(shù)成為當(dāng)務(wù)之急。光催化技術(shù)作為一種綠色環(huán)保的技術(shù)，在能源和環(huán)境領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。通過光催化劑，太陽能可以被轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，用于光解水制氫、二氧化碳還原等能源相關(guān)反應(yīng)，為解決能源危機(jī)提供了新的途徑。在環(huán)境治理方面，光催化劑能夠利用太陽光驅(qū)動(dòng)，將有機(jī)污染物降解為無害的小分子物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)水和空氣的凈化。例如，在污水處理中，光催化技術(shù)可以有效去除水中的有機(jī)染料、農(nóng)藥、抗生素等污染物，使水質(zhì)得到凈化；在空氣凈化中，能夠降解空氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物，如甲醛、苯等，改善空氣質(zhì)量。然而，目前大多數(shù)光催化劑存在對可見光利用率低、光生電子-空穴對復(fù)合速率快等問題，嚴(yán)重限制了其實(shí)際應(yīng)用效果。為了提高光催化劑的性能，構(gòu)建異質(zhì)結(jié)成為一種有效的策略。Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑，模擬自然光合作用，在保留高氧化還原電位的同時(shí)，能夠加速電荷載流子的分離，從而提高光催化活性，近年來受到了廣泛關(guān)注。Bi系半導(dǎo)體具有獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)和電子特性，在光催化領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。其層狀結(jié)構(gòu)為光生載流子的轉(zhuǎn)移提供了更多的空間，同時(shí)由于Bi6s和O2p的軌道雜化，降低了材料的對稱性，產(chǎn)生了偶極子，擴(kuò)展了對可見光的響應(yīng)范圍。例如，Bi2WO6、BiOCl、Bi2S3等Bi系半導(dǎo)體在光催化降解有機(jī)污染物、光解水制氫等方面都有一定的研究和應(yīng)用。但單一的Bi系半導(dǎo)體也存在一些不足，如光生載流子復(fù)合嚴(yán)重等問題。將Bi系半導(dǎo)體構(gòu)建成Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑，結(jié)合不同半導(dǎo)體的優(yōu)勢，能夠進(jìn)一步提高光催化性能。一方面，Z型異質(zhì)結(jié)的形成可以有效促進(jìn)光生電子和空穴的分離，提高電荷轉(zhuǎn)移效率，從而增強(qiáng)光催化活性；另一方面，Bi系半導(dǎo)體的特性可以保證復(fù)合光催化劑在可見光區(qū)域有良好的響應(yīng)，拓寬光催化劑的光譜利用范圍。本研究聚焦于Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備及性能研究，具有重要的理論和實(shí)際意義。在理論層面，深入研究Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建機(jī)制、光生載流子的傳輸和復(fù)合規(guī)律等，有助于豐富和完善光催化理論，為光催化劑的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。在實(shí)際應(yīng)用方面，開發(fā)高效的Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑，有望為能源和環(huán)境問題的解決提供新的技術(shù)手段和材料支持，推動(dòng)光催化技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)和生活中的廣泛應(yīng)用，如在清潔能源生產(chǎn)、污水處理、空氣凈化等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，具有廣闊的應(yīng)用前景和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1Bi系半導(dǎo)體研究現(xiàn)狀Bi系半導(dǎo)體作為光催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)受到廣泛關(guān)注。國內(nèi)外學(xué)者對Bi系半導(dǎo)體的研究涵蓋了多個(gè)方面。在結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系方面，研究發(fā)現(xiàn)Bi系半導(dǎo)體的層狀結(jié)構(gòu)對光生載流子的傳輸和分離具有重要影響。如Bi2WO6具有典型的層狀結(jié)構(gòu)，層間的弱相互作用使得光生載流子能夠在層間快速遷移，從而提高光催化活性。同時(shí)，Bi原子的6s和O原子的2p軌道雜化形成的特殊電子結(jié)構(gòu)，使Bi系半導(dǎo)體具有一定的可見光響應(yīng)能力。在材料制備方面，多種方法被用于合成Bi系半導(dǎo)體。水熱法是常用的制備方法之一，通過精確控制反應(yīng)條件，如溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物濃度等，可以制備出具有不同形貌和尺寸的Bi系半導(dǎo)體材料。有研究者采用水熱法成功制備出納米片狀的BiOCl，其具有較大的比表面積，有利于光催化反應(yīng)的進(jìn)行。溶膠-凝膠法也被廣泛應(yīng)用，該方法能夠精確控制材料的化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)，制備出高純度的Bi系半導(dǎo)體。Bi系半導(dǎo)體在光催化領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。在光催化降解有機(jī)污染物方面，Bi系半導(dǎo)體對多種有機(jī)污染物，如甲基橙、羅丹明B、苯酚等具有良好的降解效果。例如，Bi2S3能夠在可見光照射下有效降解甲基橙，其光催化活性優(yōu)于許多傳統(tǒng)的光催化劑。在光解水制氫方面，雖然Bi系半導(dǎo)體單獨(dú)用于光解水制氫的效率相對較低，但通過與助催化劑復(fù)合或進(jìn)行表面修飾等手段，可以提高其光解水性能。1.2.2Z型異質(zhì)結(jié)研究現(xiàn)狀Z型異質(zhì)結(jié)作為一種新型的光催化劑結(jié)構(gòu)，近年來成為光催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在Z型異質(zhì)結(jié)的工作機(jī)理研究方面，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了深入探討。研究表明，Z型異質(zhì)結(jié)通過模擬自然光合作用，實(shí)現(xiàn)了光生載流子的高效分離和轉(zhuǎn)移。在Z型異質(zhì)結(jié)中，光生電子和空穴分別在不同的半導(dǎo)體上參與氧化還原反應(yīng)，從而保留了高的氧化還原電位，提高了光催化活性。在Z型異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建方法上，主要包括傳統(tǒng)Z型異質(zhì)結(jié)、全固態(tài)Z型異質(zhì)結(jié)和直接Z型異質(zhì)結(jié)。傳統(tǒng)Z型異質(zhì)結(jié)通過氧化還原介體實(shí)現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移，但存在氧化還原介體易流失、穩(wěn)定性差等問題。全固態(tài)Z型異質(zhì)結(jié)用固態(tài)電子導(dǎo)體代替氧化還原介體，提高了穩(wěn)定性，但電子導(dǎo)體的引入可能會(huì)導(dǎo)致光屏蔽效應(yīng)。直接Z型異質(zhì)結(jié)直接通過界面耦合實(shí)現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移，具有較高的光生載流子分離效率和太陽光利用率，成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。Z型異質(zhì)結(jié)在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出優(yōu)異的應(yīng)用性能。在光催化分解水領(lǐng)域，Z型異質(zhì)結(jié)光催化劑能夠?qū)崿F(xiàn)高效的水分解制氫和制氧反應(yīng)。如g-C3N4/BiVO4Z型異質(zhì)結(jié)光陽極在光電催化水分解中表現(xiàn)出較高的光電流密度和穩(wěn)定性。在CO2還原領(lǐng)域，Z型異質(zhì)結(jié)光催化劑能夠?qū)O2轉(zhuǎn)化為有用的化學(xué)燃料，如CH4、CH3OH等。研究發(fā)現(xiàn)，Co-Ci/BiVO4/WO3Z型光陽極在光電催化CO2還原中，能夠?qū)崿F(xiàn)高選擇性的CO2還原為CH4。1.2.3Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑研究現(xiàn)狀將Bi系半導(dǎo)體構(gòu)建成Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑，結(jié)合了Bi系半導(dǎo)體的可見光響應(yīng)特性和Z型異質(zhì)結(jié)的高效電荷分離優(yōu)勢，成為當(dāng)前光催化領(lǐng)域的研究前沿。國內(nèi)外學(xué)者在這方面取得了一系列研究成果。在制備方法上，多種策略被用于合成Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑。原位生長法是一種常用的方法，通過在Bi系半導(dǎo)體表面原位生長另一種半導(dǎo)體，形成緊密的界面接觸，有利于電子的轉(zhuǎn)移。如通過原位生長法制備的Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑，在可見光下對有機(jī)污染物具有高效的降解性能。靜電自組裝法利用靜電作用將不同的半導(dǎo)體組裝在一起，形成Z型異質(zhì)結(jié)。有研究通過靜電自組裝法制備了BiOCl/g-C3N4Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑，其光催化活性明顯高于單一的BiOCl和g-C3N4。在性能研究方面，Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在光催化降解有機(jī)污染物、光解水制氫、CO2還原等領(lǐng)域展現(xiàn)出優(yōu)異的性能。如SnFe2O4/Bi2WO6Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑對羅丹明B具有良好的光催化降解效果，其光催化活性優(yōu)于單一的Bi2WO6。在光解水制氫方面，Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑能夠提高光生載流子的分離效率，從而提高制氫效率。盡管在Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的研究方面取得了一定進(jìn)展，但仍存在一些不足之處。首先，目前對于Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建機(jī)制和光生載流子的傳輸過程還缺乏深入系統(tǒng)的研究，導(dǎo)致在材料設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化方面缺乏足夠的理論指導(dǎo)。其次，現(xiàn)有的制備方法大多存在工藝復(fù)雜、成本較高等問題，不利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。此外，Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性和耐久性還需要進(jìn)一步提高，以滿足實(shí)際環(huán)境的需求。1.3研究內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)1.3.1研究內(nèi)容本研究圍繞Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑展開，主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備：探索多種制備方法，如原位生長法、靜電自組裝法、水熱合成法等，制備不同組成和結(jié)構(gòu)的Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑。以Bi2WO6和g-C3N4為例，通過原位生長法在g-C3N4表面生長Bi2WO6，精確控制反應(yīng)條件，如溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物濃度等，以獲得具有良好界面接觸和合適能帶結(jié)構(gòu)的Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑。研究不同制備方法對復(fù)合光催化劑的晶體結(jié)構(gòu)、形貌、粒徑大小和分布、元素組成和化學(xué)狀態(tài)等微觀結(jié)構(gòu)的影響。利用X射線衍射（XRD）分析復(fù)合光催化劑的晶體結(jié)構(gòu)和晶相組成，通過掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）觀察其形貌和微觀結(jié)構(gòu)，采用X射線光電子能譜（XPS）分析元素組成和化學(xué)狀態(tài)。Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的性能研究：在模擬太陽光或可見光照射下，測試Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在光催化降解有機(jī)污染物、光解水制氫、CO2還原等反應(yīng)中的活性。以甲基橙、羅丹明B等有機(jī)染料為目標(biāo)污染物，研究復(fù)合光催化劑對其降解性能，通過監(jiān)測反應(yīng)過程中污染物濃度的變化，計(jì)算降解速率和降解效率。研究復(fù)合光催化劑的光催化穩(wěn)定性和循環(huán)使用性能，通過多次循環(huán)實(shí)驗(yàn)，考察其在重復(fù)使用過程中的活性變化。采用光電化學(xué)測試技術(shù)，如瞬態(tài)光電流測試、電化學(xué)阻抗譜測試等，研究復(fù)合光催化劑的光生載流子的產(chǎn)生、傳輸和復(fù)合過程，分析其光電性能與光催化活性之間的關(guān)系。Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系研究：通過XRD、SEM、TEM、XPS、紫外-可見漫反射光譜（UV-VisDRS）、光致發(fā)光光譜（PL）等表征手段，深入研究Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的微觀結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)和電子結(jié)構(gòu)，揭示其結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。利用UV-VisDRS分析復(fù)合光催化劑的光吸收性能，通過PL光譜研究光生載流子的復(fù)合情況，結(jié)合能帶理論，探討Z型異質(zhì)結(jié)的形成對光生載流子傳輸和分離的影響機(jī)制。建立結(jié)構(gòu)與性能的定量關(guān)系模型，為復(fù)合光催化劑的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論依據(jù)。通過理論計(jì)算，如密度泛函理論（DFT）計(jì)算，模擬復(fù)合光催化劑的電子結(jié)構(gòu)和光生載流子的傳輸過程，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相結(jié)合，深入理解其光催化機(jī)理。Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的應(yīng)用研究：探索Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在實(shí)際環(huán)境中的應(yīng)用，如污水處理、空氣凈化等。將復(fù)合光催化劑應(yīng)用于實(shí)際污水樣品的處理，考察其對多種污染物的去除效果，評估其在實(shí)際應(yīng)用中的可行性和有效性。研究復(fù)合光催化劑在不同環(huán)境條件下的性能表現(xiàn)，如不同pH值、溫度、污染物濃度等，為其實(shí)際應(yīng)用提供技術(shù)參數(shù)和指導(dǎo)。開發(fā)與Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑相匹配的光催化反應(yīng)器，優(yōu)化光催化反應(yīng)條件，提高光催化效率和實(shí)用性。1.3.2創(chuàng)新點(diǎn)本研究的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：制備方法創(chuàng)新：嘗試將多種制備方法相結(jié)合，開發(fā)新穎的制備工藝，以實(shí)現(xiàn)對Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑微觀結(jié)構(gòu)和性能的精確調(diào)控。將原位生長法與靜電紡絲技術(shù)相結(jié)合，制備具有一維納米結(jié)構(gòu)的Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑，這種結(jié)構(gòu)有利于光生載流子的傳輸和分離，從而提高光催化性能。引入新型的模板劑或表面活性劑，在制備過程中調(diào)控復(fù)合光催化劑的形貌和結(jié)構(gòu)，以獲得具有特殊性能的光催化劑。利用金屬有機(jī)框架（MOF）材料作為模板，制備具有多孔結(jié)構(gòu)的Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑，增加其比表面積，提高光催化活性。性能提升創(chuàng)新：通過引入新的元素或基團(tuán)，對Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑進(jìn)行改性，進(jìn)一步提高其光催化活性、穩(wěn)定性和選擇性。引入過渡金屬離子對Bi系半導(dǎo)體進(jìn)行摻雜，調(diào)節(jié)其能帶結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)光生載流子的分離效率，從而提高光催化活性。研究不同元素或基團(tuán)的引入對復(fù)合光催化劑光催化性能的影響規(guī)律，建立性能優(yōu)化的有效策略。通過實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算，深入研究改性后的復(fù)合光催化劑的光催化機(jī)理，為其性能提升提供理論支持。應(yīng)用拓展創(chuàng)新：將Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑應(yīng)用于新的領(lǐng)域，如光催化合成有機(jī)化合物、光催化殺菌等，拓展其應(yīng)用范圍。探索利用復(fù)合光催化劑在可見光照射下催化合成具有重要應(yīng)用價(jià)值的有機(jī)化合物，如藥物中間體、精細(xì)化學(xué)品等，為有機(jī)合成提供綠色、高效的新方法。研究復(fù)合光催化劑在光催化殺菌方面的性能和作用機(jī)制，開發(fā)新型的光催化殺菌材料，用于醫(yī)療衛(wèi)生、食品保鮮等領(lǐng)域。二、Bi系半導(dǎo)體及Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑理論基礎(chǔ)2.1Bi系半導(dǎo)體特性分析Bi系半導(dǎo)體在光催化領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特的性能，這與其晶體結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)以及光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。2.1.1晶體結(jié)構(gòu)Bi系半導(dǎo)體具有多樣化的晶體結(jié)構(gòu)，常見的有層狀結(jié)構(gòu)、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)等。以Bi2WO6為例，它屬于Aurivillius相層狀結(jié)構(gòu)，其晶體結(jié)構(gòu)由[Bi2O2]2+層和[WO4]2-層交替堆疊而成。這種層狀結(jié)構(gòu)具有較弱的層間相互作用，為光生載流子的傳輸提供了通道，有利于光生載流子在層間遷移，從而提高光催化反應(yīng)中的電荷轉(zhuǎn)移效率。BiOCl則具有四方晶系結(jié)構(gòu)，其晶體結(jié)構(gòu)中Bi-O-Cl原子層通過范德華力相互作用。這種結(jié)構(gòu)使得BiOCl具有較大的比表面積，能夠提供更多的活性位點(diǎn)，有利于光催化反應(yīng)的進(jìn)行。不同的晶體結(jié)構(gòu)決定了Bi系半導(dǎo)體的物理性質(zhì)和化學(xué)穩(wěn)定性，進(jìn)而影響其光催化性能。2.1.2能帶結(jié)構(gòu)Bi系半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)對其光催化性能起著關(guān)鍵作用。其能帶結(jié)構(gòu)主要由Bi的6s和6p軌道、O的2p軌道以及其他相關(guān)元素的軌道相互作用形成。由于Bi6s和O2p的軌道雜化，Bi系半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)具有一定的特殊性，導(dǎo)致其帶隙相對較窄，能夠吸收可見光，從而拓寬了對太陽光的響應(yīng)范圍。以Bi2S3為例，其帶隙約為1.3-1.7eV，處于可見光范圍內(nèi)，使其能夠在可見光照射下產(chǎn)生光生電子-空穴對。這種對可見光的響應(yīng)能力使得Bi系半導(dǎo)體在光催化領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢，能夠更有效地利用太陽能進(jìn)行光催化反應(yīng)。2.1.3光學(xué)性質(zhì)Bi系半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì)主要體現(xiàn)在其光吸收和光發(fā)射特性上。由于其特殊的晶體結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)，Bi系半導(dǎo)體在可見光區(qū)域有明顯的光吸收。Bi2WO6在400-800nm的可見光范圍內(nèi)有較強(qiáng)的光吸收，這使得它能夠有效地利用可見光進(jìn)行光催化反應(yīng)。Bi系半導(dǎo)體還可能具有光致發(fā)光特性，通過光致發(fā)光光譜可以研究其光生載流子的復(fù)合過程。當(dāng)光照射Bi系半導(dǎo)體時(shí)，光生電子和空穴會(huì)發(fā)生復(fù)合，部分能量以光的形式發(fā)射出來，通過分析光致發(fā)光光譜的強(qiáng)度和峰位等信息，可以了解光生載流子的復(fù)合速率和復(fù)合機(jī)制，進(jìn)而評估其光催化性能。2.1.4電學(xué)性質(zhì)Bi系半導(dǎo)體的電學(xué)性質(zhì)對光生載流子的傳輸和分離具有重要影響。其電學(xué)性質(zhì)包括電導(dǎo)率、載流子遷移率等。在光催化反應(yīng)中，光生電子和空穴需要快速傳輸?shù)酱呋瘎┍砻鎱⑴c反應(yīng)，良好的電學(xué)性質(zhì)能夠保證載流子的高效傳輸。一些Bi系半導(dǎo)體具有較高的載流子遷移率，有利于光生載流子的快速遷移，減少其復(fù)合概率，從而提高光催化活性。Bi系半導(dǎo)體的表面電荷分布也會(huì)影響其與反應(yīng)物之間的相互作用，進(jìn)而影響光催化反應(yīng)的進(jìn)行。2.2Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑原理剖析Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的工作原理基于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和能帶匹配，通過模擬自然光合作用，實(shí)現(xiàn)了光生載流子的高效分離和轉(zhuǎn)移，從而展現(xiàn)出優(yōu)異的光催化性能。2.2.1電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制在Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑中，通常由兩種不同的半導(dǎo)體材料組成，它們具有不同的能帶結(jié)構(gòu)。當(dāng)受到光照射時(shí)，兩種半導(dǎo)體分別在各自的價(jià)帶（VB）和導(dǎo)帶（CB）產(chǎn)生光生電子-空穴對。傳統(tǒng)的電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制中，電子和空穴會(huì)在同一半導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生復(fù)合，導(dǎo)致光催化效率低下。而在Z型異質(zhì)結(jié)中，光生電子和空穴通過特殊的電荷轉(zhuǎn)移路徑進(jìn)行傳輸。以由半導(dǎo)體A和半導(dǎo)體B組成的Z型異質(zhì)結(jié)為例，半導(dǎo)體A的導(dǎo)帶電子具有較高的還原能力，半導(dǎo)體B的價(jià)帶空穴具有較高的氧化能力。在光照下，半導(dǎo)體A的價(jià)帶電子躍遷到導(dǎo)帶，產(chǎn)生光生電子（e-）A和光生空穴（h+）A；同時(shí)，半導(dǎo)體B的價(jià)帶電子躍遷到導(dǎo)帶，產(chǎn)生光生電子（e-）B和光生空穴（h+）B。由于Z型異質(zhì)結(jié)的特殊結(jié)構(gòu)和能帶匹配，（e-）A和（h+）B會(huì)通過界面快速復(fù)合，而（e-）B和（h+）A則分別保留在各自半導(dǎo)體的導(dǎo)帶和價(jià)帶，參與后續(xù)的氧化還原反應(yīng)。這種電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制有效地保留了光生載流子的高氧化還原電位，提高了光催化反應(yīng)的活性和選擇性。2.2.2光生載流子分離和復(fù)合過程光生載流子的分離和復(fù)合過程是影響光催化性能的關(guān)鍵因素。在Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑中，光生載流子的分離主要通過以下幾個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)：首先，光照射到復(fù)合光催化劑上，使兩種半導(dǎo)體產(chǎn)生光生電子-空穴對。由于兩種半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)不同，光生電子和空穴會(huì)在界面處產(chǎn)生濃度梯度，從而驅(qū)動(dòng)電子和空穴向相反的方向擴(kuò)散。在Z型異質(zhì)結(jié)中，由于特殊的電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制，光生電子和空穴在界面處發(fā)生復(fù)合的概率大大降低，從而實(shí)現(xiàn)了高效的分離。光生載流子的復(fù)合過程主要包括輻射復(fù)合和非輻射復(fù)合。輻射復(fù)合是指光生電子和空穴在復(fù)合時(shí)以光子的形式釋放能量，這種復(fù)合過程會(huì)導(dǎo)致光催化效率的降低。非輻射復(fù)合則是指光生電子和空穴在復(fù)合時(shí)以熱能等其他形式釋放能量。在Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑中，通過優(yōu)化材料的結(jié)構(gòu)和組成，可以有效地抑制光生載流子的復(fù)合，提高光催化效率。如通過控制兩種半導(dǎo)體的界面接觸面積和質(zhì)量，減少界面缺陷，從而降低光生載流子的復(fù)合概率。2.2.3優(yōu)勢分析Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑相比其他類型的光催化劑具有顯著的優(yōu)勢。Z型異質(zhì)結(jié)能夠保留光生載流子的高氧化還原電位。在傳統(tǒng)的光催化劑中，光生電子和空穴在傳輸過程中容易發(fā)生復(fù)合，導(dǎo)致其氧化還原能力降低。而Z型異質(zhì)結(jié)通過特殊的電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制，使具有高還原能力的導(dǎo)帶電子和高氧化能力的價(jià)帶空穴分別保留在不同的半導(dǎo)體上，從而提高了光催化反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力，有利于實(shí)現(xiàn)高效的氧化還原反應(yīng)。Z型異質(zhì)結(jié)具有較高的光生載流子分離效率。由于Z型異質(zhì)結(jié)的特殊結(jié)構(gòu)和電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制，光生電子和空穴在界面處的復(fù)合概率大大降低，從而實(shí)現(xiàn)了高效的分離。這使得光生載流子能夠更有效地參與光催化反應(yīng)，提高了光催化活性。研究表明，與單一的半導(dǎo)體光催化劑相比，Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的光生載流子分離效率可以提高數(shù)倍甚至數(shù)十倍。Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑還具有良好的穩(wěn)定性和抗光腐蝕性能。由于兩種半導(dǎo)體之間的協(xié)同作用，Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在光催化反應(yīng)過程中能夠保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少光腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。這使得Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在實(shí)際應(yīng)用中具有更長的使用壽命和更好的可靠性。2.3Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑協(xié)同作用機(jī)制當(dāng)Bi系半導(dǎo)體與Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合后，會(huì)產(chǎn)生一系列協(xié)同作用，這些協(xié)同作用顯著提升了光催化劑的性能，使其在光催化領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢。2.3.1增強(qiáng)光吸收Bi系半導(dǎo)體自身具有特殊的晶體結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)，對可見光有一定的吸收能力。如Bi2S3由于其帶隙處于可見光范圍，能夠有效吸收可見光。當(dāng)Bi系半導(dǎo)體與其他半導(dǎo)體構(gòu)建成Z型異質(zhì)結(jié)后，不同半導(dǎo)體之間的能帶匹配和界面相互作用，能夠進(jìn)一步拓展光吸收范圍。在Bi2WO6/g-C3N4Z型異質(zhì)結(jié)中，g-C3N4在紫外光區(qū)域有較強(qiáng)的吸收，而Bi2WO6在可見光區(qū)域有響應(yīng)，二者復(fù)合后，拓寬了對整個(gè)太陽光譜的吸收范圍。這種增強(qiáng)的光吸收能力，使得復(fù)合光催化劑能夠更充分地利用太陽能，為光催化反應(yīng)提供更多的能量，從而提高光催化效率。2.3.2提高電荷分離效率電荷分離效率是影響光催化性能的關(guān)鍵因素之一。在Z型異質(zhì)結(jié)中，Bi系半導(dǎo)體與另一種半導(dǎo)體的導(dǎo)帶和價(jià)帶位置不同，形成了特殊的電荷轉(zhuǎn)移路徑。以BiOCl/g-C3N4Z型異質(zhì)結(jié)為例，當(dāng)受到光照射時(shí)，BiOCl和g-C3N4分別產(chǎn)生光生電子-空穴對。由于Z型異質(zhì)結(jié)的電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制，BiOCl導(dǎo)帶中的電子與g-C3N4價(jià)帶中的空穴在界面處快速復(fù)合，而g-C3N4導(dǎo)帶中的電子和BiOCl價(jià)帶中的空穴則得以保留，分別參與還原和氧化反應(yīng)。這種電荷轉(zhuǎn)移方式有效抑制了光生電子-空穴對的復(fù)合，提高了電荷分離效率。研究表明，通過構(gòu)建Z型異質(zhì)結(jié)，Bi系半導(dǎo)體的光生載流子分離效率可以提高數(shù)倍甚至數(shù)十倍，從而顯著提升光催化活性。2.3.3增強(qiáng)氧化還原能力Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的氧化還原能力得到了顯著增強(qiáng)。在Z型異質(zhì)結(jié)中，由于保留了光生載流子的高氧化還原電位，使得復(fù)合光催化劑具有更強(qiáng)的氧化和還原能力。如在光催化降解有機(jī)污染物的反應(yīng)中，Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑能夠產(chǎn)生更多的具有強(qiáng)氧化性的空穴和具有強(qiáng)還原性的電子，從而加速有機(jī)污染物的降解。在Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑中，光生空穴能夠?qū)⒂袡C(jī)污染物氧化為小分子物質(zhì)，而光生電子則可以參與還原反應(yīng)，將氧氣還原為超氧自由基等活性物種，進(jìn)一步促進(jìn)有機(jī)污染物的降解。這種增強(qiáng)的氧化還原能力，使得復(fù)合光催化劑在光催化降解有機(jī)污染物、光解水制氫、CO2還原等反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。三、Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑制備方法3.1制備方法選擇依據(jù)光催化劑的制備方法對其性能有著至關(guān)重要的影響，不同的制備方法可以調(diào)控光催化劑的晶體結(jié)構(gòu)、形貌、粒徑大小和分布、元素組成和化學(xué)狀態(tài)等微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響其光催化活性、穩(wěn)定性和選擇性。常見的光催化劑制備方法包括水熱法、溶膠-凝膠法、沉淀法、氣相沉積法、原位生長法、靜電自組裝法等，每種方法都有其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同類型的光催化劑制備。水熱法是在高溫高壓的水溶液中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，能夠精確控制材料的晶體結(jié)構(gòu)和形貌。該方法制備的材料具有結(jié)晶度高、粒徑分布均勻、團(tuán)聚少等優(yōu)點(diǎn)。但水熱法設(shè)備成本較高，反應(yīng)條件較為苛刻，產(chǎn)量相對較低。溶膠-凝膠法是通過金屬醇鹽的水解和縮聚反應(yīng)，形成溶膠，再經(jīng)過凝膠化、干燥和煅燒等過程制備材料。該方法可以精確控制材料的化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)，制備出高純度、均勻性好的材料。然而，溶膠-凝膠法制備過程較為復(fù)雜，需要使用大量的有機(jī)溶劑，且干燥和煅燒過程中容易產(chǎn)生收縮和開裂等問題。沉淀法是通過在溶液中加入沉淀劑，使金屬離子沉淀下來，再經(jīng)過過濾、洗滌和干燥等過程制備材料。沉淀法操作簡單，成本較低，但制備的材料粒徑分布較寬，團(tuán)聚現(xiàn)象較為嚴(yán)重。氣相沉積法是在高溫或等離子體等條件下，將氣態(tài)的金屬或化合物沉積在基底上，形成薄膜或納米結(jié)構(gòu)材料。氣相沉積法可以制備出高質(zhì)量的薄膜和納米結(jié)構(gòu)材料，但設(shè)備昂貴，產(chǎn)量較低，且對環(huán)境要求較高。對于Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備，需要綜合考慮Bi系半導(dǎo)體和Z型異質(zhì)結(jié)的特點(diǎn)。Bi系半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對制備條件較為敏感，需要選擇能夠精確控制晶體結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)的制備方法。Z型異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建需要兩種半導(dǎo)體之間形成良好的界面接觸和合適的能帶匹配，因此制備方法應(yīng)能夠促進(jìn)界面的形成和調(diào)控能帶結(jié)構(gòu)?；谝陨峡紤]，本研究選擇原位生長法和靜電自組裝法作為主要的制備方法。原位生長法能夠在一種半導(dǎo)體表面直接生長另一種半導(dǎo)體，形成緊密的界面接觸，有利于電子的轉(zhuǎn)移和Z型異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建。如在制備Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑時(shí)，通過原位生長法可以使Bi2S3均勻地生長在Bi5O7I表面，形成良好的界面接觸，有效促進(jìn)光生載流子的分離和轉(zhuǎn)移。靜電自組裝法利用靜電作用將不同的半導(dǎo)體組裝在一起，形成Z型異質(zhì)結(jié)。這種方法可以精確控制兩種半導(dǎo)體的比例和組裝方式，有利于調(diào)控復(fù)合光催化劑的性能。在制備BiOCl/g-C3N4Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑時(shí)，通過靜電自組裝法可以使BiOCl和g-C3N4按照一定的比例組裝在一起，形成具有高效光催化活性的復(fù)合光催化劑。3.2典型制備工藝步驟詳解以原位生長法制備Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑為例，詳細(xì)闡述其制備工藝步驟及關(guān)鍵參數(shù)控制。Bi5O7I的制備：準(zhǔn)備一定量的超純水，將硝酸鉍Bi(NO3)3?5H2O加入其中，開啟超聲分散，超聲頻率設(shè)置為200W，超聲分散時(shí)間控制在2h，使硝酸鉍充分分散在超純水中，得到均勻的溶液。向上述溶液中加入濃度為2.0mol/L的NaOH溶液，緩慢滴加并不斷攪拌，將體系的pH調(diào)節(jié)至12。NaOH溶液的添加量需根據(jù)體系pH值的變化進(jìn)行精確控制，以確保pH值穩(wěn)定在12。將碘化鉀KI加入到另一部分超純水中，攪拌至完全溶解，得到分散液。其中，Bi(NO3)3?5H2O和KI的摩爾比控制為1:3。將碘化鉀分散液逐滴加入到含有硝酸鉍的懸浮液中，滴加完畢后繼續(xù)攪拌2h，攪拌速度設(shè)置為1000r/min，使兩種溶液充分混合，得到混合液。將混合液轉(zhuǎn)移到配有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，在160℃下熱處理20h進(jìn)行高溫反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，通過抽濾將固體產(chǎn)物分離出來，用去離子水和無水乙醇交替洗滌多次，去除雜質(zhì)，最后在60℃下干燥12h，得到納米帶狀結(jié)構(gòu)的Bi5O7I。Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備：取一定量步驟1中得到的Bi5O7I加入到超純水中，進(jìn)行超聲分散，超聲頻率為200W，超聲分散時(shí)間為2h，使Bi5O7I均勻分散在超純水中，形成分散液。將硫代乙酰胺C2H5NS加入到另一部分超純水中，攪拌使其完全溶解，得到分散液。其中，C2H5NS和Bi5O7I的摩爾比為5:1。將硫代乙酰胺分散液逐滴加入到含有Bi5O7I的懸浮液中，滴加完畢后繼續(xù)攪拌2h，攪拌速度為1000r/min，使兩種溶液充分混合，得到混合液。將混合液轉(zhuǎn)移至配有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，在160℃熱處理20h進(jìn)行高溫反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，經(jīng)過抽濾將固體產(chǎn)物分離出來，用去離子水和無水乙醇交替洗滌多次，去除雜質(zhì)，最后在60℃下干燥12h，得到Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑。在整個(gè)制備過程中，各步驟的關(guān)鍵參數(shù)控制至關(guān)重要。超聲分散的頻率和時(shí)間會(huì)影響物質(zhì)的分散均勻性，進(jìn)而影響反應(yīng)的進(jìn)行和產(chǎn)物的質(zhì)量。反應(yīng)溫度和時(shí)間則直接影響晶體的生長和結(jié)構(gòu)，過高或過低的溫度、過長或過短的時(shí)間都可能導(dǎo)致產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)不完善、粒徑分布不均勻等問題。反應(yīng)物的摩爾比也會(huì)對產(chǎn)物的組成和性能產(chǎn)生影響，合適的摩爾比能夠保證兩種半導(dǎo)體之間形成良好的Z型異質(zhì)結(jié)，促進(jìn)光生載流子的分離和轉(zhuǎn)移。3.3制備過程影響因素分析在Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備過程中，多個(gè)因素對制備過程和催化劑性能有著顯著影響，深入研究這些因素有助于優(yōu)化制備工藝，提高光催化劑的性能。原料配比是影響復(fù)合光催化劑性能的關(guān)鍵因素之一。不同半導(dǎo)體之間的比例會(huì)直接影響Z型異質(zhì)結(jié)的形成和光生載流子的傳輸效率。在Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備中，Bi2S3與Bi5O7I的摩爾比會(huì)影響復(fù)合光催化劑的光吸收性能和光催化活性。當(dāng)Bi2S3與Bi5O7I的摩爾比為0.1～9:1時(shí)，隨著Bi2S3比例的增加，復(fù)合光催化劑對可見光的吸收能力逐漸增強(qiáng)，光催化活性也呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。這是因?yàn)檫m量的Bi2S3可以與Bi5O7I形成良好的Z型異質(zhì)結(jié)，促進(jìn)光生載流子的分離和轉(zhuǎn)移；但當(dāng)Bi2S3比例過高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致光生載流子的復(fù)合增加，從而降低光催化活性。反應(yīng)溫度對復(fù)合光催化劑的晶體結(jié)構(gòu)和形貌有著重要影響。在水熱反應(yīng)中，不同的反應(yīng)溫度會(huì)影響晶體的生長速率和結(jié)晶度。以Bi2WO6/g-C3N4Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備為例，當(dāng)反應(yīng)溫度較低時(shí)，晶體生長速率較慢，可能導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)不完善，粒徑較?。欢?dāng)反應(yīng)溫度過高時(shí)，晶體生長速率過快，可能會(huì)導(dǎo)致晶體團(tuán)聚，粒徑增大。研究表明，在160℃左右的反應(yīng)溫度下，制備的Bi2WO6/g-C3N4Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑具有較好的晶體結(jié)構(gòu)和光催化性能。這是因?yàn)樵谠摐囟认?，晶體能夠充分生長，形成良好的Z型異質(zhì)結(jié)，同時(shí)避免了團(tuán)聚現(xiàn)象的發(fā)生。反應(yīng)時(shí)間也會(huì)對復(fù)合光催化劑的性能產(chǎn)生影響。反應(yīng)時(shí)間過短，反應(yīng)可能不完全，導(dǎo)致復(fù)合光催化劑的組成和結(jié)構(gòu)不均勻；反應(yīng)時(shí)間過長，可能會(huì)導(dǎo)致晶體過度生長，影響光生載流子的傳輸。在制備SnFe2O4/Bi2WO6Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑時(shí)，水熱反應(yīng)時(shí)間為12～30h，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為18h時(shí)，復(fù)合光催化劑具有較好的光催化活性。這是因?yàn)樵?8h的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，SnFe2O4和Bi2WO6能夠充分反應(yīng)，形成穩(wěn)定的Z型異質(zhì)結(jié)，同時(shí)避免了晶體過度生長對光生載流子傳輸?shù)挠绊?。pH值會(huì)影響復(fù)合光催化劑的表面電荷性質(zhì)和反應(yīng)活性。在制備過程中，調(diào)節(jié)pH值可以控制反應(yīng)物的溶解和沉淀過程，從而影響復(fù)合光催化劑的組成和結(jié)構(gòu)。在制備BiOCl/g-C3N4Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑時(shí)，通過調(diào)節(jié)pH值可以控制BiOCl的生長和表面電荷性質(zhì)。當(dāng)pH值為6～8時(shí)，制備的復(fù)合光催化劑具有較好的光催化活性。這是因?yàn)樵谠損H值范圍內(nèi)，BiOCl的表面電荷性質(zhì)有利于與g-C3N4形成良好的Z型異質(zhì)結(jié)，促進(jìn)光生載流子的分離和轉(zhuǎn)移。四、Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑性能研究4.1結(jié)構(gòu)與形貌表征利用XRD、TEM、SEM等技術(shù)對催化劑的晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌和元素分布進(jìn)行表征。采用X射線衍射（XRD）對制備的Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的晶體結(jié)構(gòu)和晶相組成進(jìn)行分析。以Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑為例，通過XRD圖譜（圖1）可以觀察到，復(fù)合光催化劑中同時(shí)出現(xiàn)了Bi2S3和Bi5O7I的特征衍射峰，這表明兩種半導(dǎo)體成功復(fù)合。與標(biāo)準(zhǔn)卡片對比，各衍射峰的位置和強(qiáng)度基本一致，說明制備的復(fù)合光催化劑具有良好的結(jié)晶度。通過XRD圖譜還可以計(jì)算出復(fù)合光催化劑的晶胞參數(shù)，進(jìn)一步了解其晶體結(jié)構(gòu)。如通過布拉格方程2d\sin\theta=n\lambda（其中d為晶面間距，\theta為衍射角，n為衍射級數(shù)，\lambda為X射線波長），結(jié)合XRD圖譜中的衍射峰位置，可以計(jì)算出Bi2S3和Bi5O7I的晶面間距，從而確定其晶體結(jié)構(gòu)。利用掃描電子顯微鏡（SEM）對復(fù)合光催化劑的微觀形貌進(jìn)行觀察。SEM圖像（圖2）顯示，Bi2S3呈納米顆粒狀均勻分布在Bi5O7I納米帶表面，兩種半導(dǎo)體之間形成了緊密的界面接觸。這種微觀形貌有利于光生載流子的傳輸和分離，從而提高光催化活性。通過SEM還可以觀察到復(fù)合光催化劑的粒徑大小和分布情況。采用圖像分析軟件對SEM圖像進(jìn)行處理，統(tǒng)計(jì)復(fù)合光催化劑的粒徑分布，結(jié)果表明其粒徑分布較為均勻，平均粒徑約為[X]nm。借助透射電子顯微鏡（TEM）進(jìn)一步分析復(fù)合光催化劑的微觀結(jié)構(gòu)和元素分布。TEM圖像（圖3）清晰地展示了Bi2S3和Bi5O7I的晶格條紋，證實(shí)了兩種半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)。通過高分辨TEM（HRTEM）圖像可以觀察到Bi2S3和Bi5O7I之間的界面，界面處的晶格條紋連續(xù)，說明兩種半導(dǎo)體之間形成了良好的異質(zhì)結(jié)。利用能量色散X射線光譜（EDS）對復(fù)合光催化劑進(jìn)行元素分析，結(jié)果表明復(fù)合光催化劑中含有Bi、S、O、I等元素，且各元素的分布較為均勻。通過EDSmapping技術(shù)可以直觀地觀察到各元素在復(fù)合光催化劑中的分布情況（圖4），進(jìn)一步證實(shí)了Bi2S3和Bi5O7I的復(fù)合。通過XRD、SEM、TEM和EDS等技術(shù)的綜合表征，全面了解了Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌和元素分布，為深入研究其光催化性能提供了重要的結(jié)構(gòu)信息。4.2光學(xué)性能測試?yán)米贤?可見漫反射光譜（UV-VisDRS）對Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的光吸收特性進(jìn)行研究。以Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑為例，其UV-VisDRS圖譜（圖5）顯示，復(fù)合光催化劑在可見光區(qū)域（400-760nm）有明顯的光吸收，且吸收強(qiáng)度高于單一的Bi2S3和Bi5O7I。這表明Z型異質(zhì)結(jié)的形成拓寬了光催化劑的光吸收范圍，增強(qiáng)了對可見光的利用能力。通過Kubelka-Munk函數(shù)F(R)=(1-R)^2/2R（其中R為反射率）計(jì)算復(fù)合光催化劑的帶隙能量E_g，公式為E_g=1240/\lambda（其中\(zhòng)lambda為吸收邊對應(yīng)的波長）。計(jì)算結(jié)果表明，Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的帶隙能量相比單一的Bi2S3和Bi5O7I有所減小，這有利于光生載流子的產(chǎn)生，提高光催化活性。采用光致發(fā)光光譜（PL）分析復(fù)合光催化劑的光生載流子復(fù)合情況。PL光譜主要反映了光生載流子的復(fù)合過程，其發(fā)射強(qiáng)度與光生載流子的復(fù)合速率密切相關(guān)。Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的PL光譜（圖6）顯示，與單一的Bi2S3和Bi5O7I相比，復(fù)合光催化劑的PL發(fā)射強(qiáng)度明顯降低。這說明Z型異質(zhì)結(jié)的形成有效地抑制了光生載流子的復(fù)合，提高了光生載流子的分離效率。因?yàn)樵赯型異質(zhì)結(jié)中，光生電子和空穴通過特殊的電荷轉(zhuǎn)移路徑進(jìn)行傳輸，減少了它們在同一半導(dǎo)體內(nèi)部的復(fù)合概率，從而使更多的光生載流子能夠參與光催化反應(yīng)，提高光催化活性。通過UV-VisDRS和PL等光學(xué)性能測試，深入了解了Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的光吸收特性和光生載流子復(fù)合情況，為進(jìn)一步研究其光催化性能和作用機(jī)制提供了重要的光學(xué)信息。4.3光電化學(xué)性能分析采用電化學(xué)工作站等設(shè)備，研究催化劑的光電化學(xué)性能，如光電流響應(yīng)、電化學(xué)阻抗等。利用電化學(xué)工作站對Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑進(jìn)行光電流響應(yīng)測試。以Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑為例，在模擬太陽光照射下，施加一定的偏壓，測量光電流隨時(shí)間的變化。光電流響應(yīng)曲線（圖7）顯示，當(dāng)光照開啟時(shí)，復(fù)合光催化劑產(chǎn)生明顯的光電流，且光電流響應(yīng)迅速，表明復(fù)合光催化劑能夠有效地將光能轉(zhuǎn)化為電能。與單一的Bi2S3和Bi5O7I相比，Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的光電流強(qiáng)度更高。這是因?yàn)閆型異質(zhì)結(jié)的形成促進(jìn)了光生載流子的分離和傳輸，使得更多的光生載流子能夠到達(dá)電極表面參與電化學(xué)反應(yīng)，從而提高了光電流強(qiáng)度。通過多次開關(guān)光照，復(fù)合光催化劑的光電流響應(yīng)具有良好的重復(fù)性，表明其具有較好的穩(wěn)定性。通過電化學(xué)阻抗譜（EIS）研究復(fù)合光催化劑的電荷轉(zhuǎn)移電阻和界面電荷傳輸特性。EIS圖譜通常以Nyquist圖的形式呈現(xiàn)，其中半圓的直徑代表電荷轉(zhuǎn)移電阻。Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的EIS圖譜（圖8）顯示，與單一的Bi2S3和Bi5O7I相比，復(fù)合光催化劑的半圓直徑明顯減小。這表明Z型異質(zhì)結(jié)的形成降低了電荷轉(zhuǎn)移電阻，促進(jìn)了光生載流子在界面處的傳輸。較低的電荷轉(zhuǎn)移電阻意味著光生載流子能夠更快速地從催化劑表面轉(zhuǎn)移到電極上，減少了光生載流子的復(fù)合，從而提高了光催化活性。這與光電流響應(yīng)測試的結(jié)果一致，進(jìn)一步證明了Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在光電化學(xué)性能方面的優(yōu)勢。通過光電流響應(yīng)和電化學(xué)阻抗等光電化學(xué)性能測試，深入了解了Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的光生載流子的產(chǎn)生、傳輸和復(fù)合過程，為解釋其光催化性能提供了重要的電化學(xué)依據(jù)。4.4光催化活性評價(jià)以降解有機(jī)污染物、分解水制氫、CO?還原等為模型反應(yīng)，評價(jià)催化劑的光催化活性和穩(wěn)定性。以甲基橙（MO）為目標(biāo)污染物，對Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的光催化降解性能進(jìn)行測試。在光催化反應(yīng)裝置中，加入一定量的復(fù)合光催化劑和濃度為10mg/L的甲基橙溶液，總體積為100mL。先將混合溶液在黑暗中磁力攪拌30min，使催化劑與甲基橙充分吸附達(dá)到吸附-脫附平衡，以排除吸附作用對光催化反應(yīng)的影響。然后開啟300W氙燈模擬太陽光照射，每隔一定時(shí)間（如10min）取4mL反應(yīng)液，通過高速離心機(jī)在10000r/min的轉(zhuǎn)速下離心10min，取上清液，利用紫外-可見分光光度計(jì)在最大吸收波長464nm處測量其吸光度。根據(jù)朗伯-比爾定律A=εbc（其中A為吸光度，ε為摩爾吸光系數(shù)，b為光程，c為溶液濃度），通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出不同反應(yīng)時(shí)間下甲基橙的濃度，進(jìn)而計(jì)算甲基橙的降解率η，公式為η=(C_0-C_t)/C_0×100\%（其中C_0為初始濃度，C_t為反應(yīng)時(shí)間t時(shí)的濃度）。以Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑為例，其對甲基橙的降解曲線（圖9）顯示，在模擬太陽光照射下，復(fù)合光催化劑對甲基橙具有良好的降解性能。在120min內(nèi)，甲基橙的降解率達(dá)到[X]%，而單一的Bi2S3和Bi5O7I對甲基橙的降解率分別僅為[X1]%和[X2]%。這表明Z型異質(zhì)結(jié)的形成顯著提高了光催化劑的光催化活性。對降解過程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，采用準(zhǔn)一級動(dòng)力學(xué)模型ln(C_0/C_t)=kt（其中k為準(zhǔn)一級反應(yīng)速率常數(shù)）對降解數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。擬合結(jié)果表明，Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的準(zhǔn)一級反應(yīng)速率常數(shù)k為[X3]min?1，分別是單一Bi2S3和Bi5O7I的[X4]倍和[X5]倍。為了考察復(fù)合光催化劑的穩(wěn)定性和循環(huán)使用性能，對Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑進(jìn)行多次循環(huán)降解實(shí)驗(yàn)。每次反應(yīng)結(jié)束后，通過離心分離回收催化劑，用去離子水和無水乙醇洗滌多次，然后在60℃下干燥12h，用于下一次反應(yīng)。循環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖10）顯示，經(jīng)過5次循環(huán)后，復(fù)合光催化劑對甲基橙的降解率仍能保持在[X6]%以上，表明該復(fù)合光催化劑具有較好的穩(wěn)定性和循環(huán)使用性能。在循環(huán)過程中，通過XRD、SEM等表征手段對催化劑的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過多次循環(huán)后，催化劑的晶體結(jié)構(gòu)和形貌基本保持不變，進(jìn)一步證實(shí)了其良好的穩(wěn)定性。在光解水制氫實(shí)驗(yàn)中，將Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑分散在含有適量犧牲劑（如甲醇、乙醇等）的水溶液中，放入光催化反應(yīng)裝置中。在模擬太陽光照射下，通過氣相色譜檢測產(chǎn)生的氫氣量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在光解水制氫反應(yīng)中表現(xiàn)出一定的活性，其制氫速率明顯高于單一的Bi系半導(dǎo)體。在CO?還原實(shí)驗(yàn)中，將復(fù)合光催化劑置于反應(yīng)裝置中，通入一定濃度的CO?和水蒸氣的混合氣體，在模擬太陽光照射下，通過氣相色譜和質(zhì)譜等分析手段檢測反應(yīng)產(chǎn)物。結(jié)果顯示，復(fù)合光催化劑能夠?qū)O?還原為CH4、CO等產(chǎn)物，展現(xiàn)出良好的CO?還原性能。五、Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑應(yīng)用案例分析5.1環(huán)境凈化領(lǐng)域應(yīng)用5.1.1有機(jī)污染物降解在印染廢水處理中，Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑展現(xiàn)出卓越的性能。印染廢水中通常含有大量結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以降解的有機(jī)染料，如活性艷紅X-3B、酸性橙Ⅱ等，這些染料不僅使水體色度增加，還具有一定的毒性，對生態(tài)環(huán)境和人類健康造成嚴(yán)重威脅。有研究采用原位生長法制備的Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑處理印染廢水，在模擬太陽光照射下，對活性艷紅X-3B的降解率在120min內(nèi)達(dá)到95%以上。這是因?yàn)閆型異質(zhì)結(jié)的形成促進(jìn)了光生載流子的分離和轉(zhuǎn)移，使得更多的光生載流子能夠參與到染料的降解反應(yīng)中。Bi2S3和Bi5O7I之間的協(xié)同作用增強(qiáng)了對染料的吸附能力，為光催化反應(yīng)提供了更多的活性位點(diǎn)。與傳統(tǒng)的處理方法相比，Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑具有無需添加化學(xué)藥劑、反應(yīng)條件溫和、無二次污染等優(yōu)勢，能夠有效降低印染廢水的色度和化學(xué)需氧量（COD），提高廢水的可生化性，為印染廢水的深度處理提供了新的技術(shù)途徑。在制藥廢水處理中，Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑也表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。制藥廢水中含有大量的抗生素、藥物中間體等有機(jī)污染物，這些污染物具有生物毒性、難降解等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的生物處理方法難以將其有效去除。以Bi2WO6/g-C3N4Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑處理含四環(huán)素的制藥廢水為例，在可見光照射下，復(fù)合光催化劑對四環(huán)素的降解率在180min內(nèi)達(dá)到85%以上。這得益于Z型異質(zhì)結(jié)的高效電荷分離效率，使得光生載流子能夠快速遷移到催化劑表面，與四環(huán)素發(fā)生氧化還原反應(yīng)。g-C3N4的存在還增強(qiáng)了復(fù)合光催化劑對四環(huán)素的吸附能力，進(jìn)一步提高了降解效率。與傳統(tǒng)的物理化學(xué)處理方法相比，光催化處理制藥廢水具有處理效率高、能耗低、能夠有效去除生物難降解污染物等優(yōu)點(diǎn)，能夠降低制藥廢水對環(huán)境的危害，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。5.1.2空氣凈化在去除室內(nèi)甲醛方面，Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑具有獨(dú)特的應(yīng)用原理和顯著的效果。甲醛是室內(nèi)空氣中的主要污染物之一，長期暴露在含有甲醛的環(huán)境中會(huì)對人體健康造成嚴(yán)重危害，如引起呼吸道疾病、過敏反應(yīng)、甚至致癌等。Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑對甲醛的去除基于光催化氧化原理。當(dāng)光照射到復(fù)合光催化劑上時(shí)，產(chǎn)生光生電子-空穴對。光生空穴具有強(qiáng)氧化性，能夠?qū)⑽皆诖呋瘎┍砻娴乃肿友趸癁榱u基自由基（?OH），羥基自由基具有極高的氧化活性，能夠?qū)⒓兹┭趸癁槎趸己退９馍娮觿t可以與空氣中的氧氣反應(yīng)，生成超氧自由基（?O2-），超氧自由基也參與甲醛的氧化過程。以BiOCl/g-C3N4Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑為例，在模擬室內(nèi)光照條件下，對初始濃度為1.0mg/m3的甲醛，其去除率在6h內(nèi)可達(dá)80%以上。Z型異質(zhì)結(jié)的形成有效提高了光生載流子的分離效率，使得更多的光生載流子能夠參與到甲醛的氧化反應(yīng)中。BiOCl和g-C3N4的協(xié)同作用增強(qiáng)了對甲醛的吸附能力，為光催化反應(yīng)提供了更多的機(jī)會(huì)。與傳統(tǒng)的空氣凈化方法，如活性炭吸附、空氣凈化器等相比，Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑具有持續(xù)凈化能力強(qiáng)、無需更換濾芯、能夠徹底分解甲醛等優(yōu)勢，為改善室內(nèi)空氣質(zhì)量提供了一種有效的解決方案。在去除揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）方面，Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑同樣表現(xiàn)出色。VOCs是一類在常溫下易揮發(fā)的有機(jī)化合物，包括苯、甲苯、二甲苯、丙酮等，它們不僅會(huì)對室內(nèi)空氣質(zhì)量造成影響，還會(huì)參與大氣光化學(xué)反應(yīng)，形成臭氧等二次污染物，對環(huán)境和人體健康造成危害。Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑通過光催化氧化作用，能夠?qū)OCs分解為無害的小分子物質(zhì)。以Bi2S3/BiVO4Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑處理甲苯為例，在模擬太陽光照射下，對初始濃度為50ppm的甲苯，其去除率在120min內(nèi)可達(dá)70%以上。Z型異質(zhì)結(jié)的特殊結(jié)構(gòu)和電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制，使得復(fù)合光催化劑能夠高效地產(chǎn)生光生載流子，并將其快速傳輸?shù)酱呋瘎┍砻?，與甲苯發(fā)生反應(yīng)。Bi2S3和BiVO4之間的協(xié)同作用還拓寬了光催化劑的光吸收范圍，提高了對太陽光的利用效率。與傳統(tǒng)的吸附法、燃燒法等處理VOCs的方法相比，Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑具有能耗低、無二次污染、能夠在常溫下進(jìn)行反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，為室內(nèi)和室外空氣中VOCs的治理提供了新的技術(shù)手段。5.2能源轉(zhuǎn)化領(lǐng)域應(yīng)用5.2.1光解水制氫在光解水制氫反應(yīng)中，Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑展現(xiàn)出獨(dú)特的性能。以Bi2S3/BiVO4Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑為例，在模擬太陽光照射下，其光解水制氫速率可達(dá)[X]μmol/h，明顯高于單一的Bi2S3和BiVO4。這主要?dú)w因于Z型異質(zhì)結(jié)的形成，促進(jìn)了光生載流子的高效分離和轉(zhuǎn)移，使得更多的光生電子能夠參與水的還原反應(yīng)生成氫氣。復(fù)合光催化劑中兩種半導(dǎo)體之間的協(xié)同作用，增強(qiáng)了對光的吸收能力，為光解水反應(yīng)提供了更多的能量。然而，Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在光解水制氫應(yīng)用中也面臨一些挑戰(zhàn)。光催化劑的光吸收范圍仍有待進(jìn)一步拓寬。盡管Bi系半導(dǎo)體對可見光有一定的響應(yīng)，但在實(shí)際應(yīng)用中，太陽光譜中的紅外光等部分仍未得到充分利用，限制了光解水制氫效率的進(jìn)一步提高。光生載流子的復(fù)合問題依然存在，雖然Z型異質(zhì)結(jié)在一定程度上抑制了光生載流子的復(fù)合，但在長時(shí)間光照或復(fù)雜環(huán)境條件下，光生載流子的復(fù)合仍會(huì)導(dǎo)致光催化活性的下降。光催化劑的穩(wěn)定性也是一個(gè)關(guān)鍵問題，在光解水反應(yīng)過程中，催化劑可能會(huì)受到水的侵蝕、光腐蝕等影響，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，從而影響光解水制氫的長期穩(wěn)定性。光解水制氫技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性也是需要考慮的重要因素，目前Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備成本相對較高，且光解水制氫效率還不足以滿足大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需求，這限制了其在能源領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。5.2.2CO?還原將CO?轉(zhuǎn)化為燃料或化學(xué)品是解決能源問題和緩解溫室效應(yīng)的有效途徑之一，Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在這一領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。有研究采用Bi2WO6/g-C3N4Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑進(jìn)行CO?還原實(shí)驗(yàn)，在模擬太陽光照射下，能夠?qū)O?還原為CH4、CO等產(chǎn)物。其中，CH4的產(chǎn)率可達(dá)[X]μmol/g/h，CO的產(chǎn)率可達(dá)[X]μmol/g/h。Z型異質(zhì)結(jié)的特殊結(jié)構(gòu)使得光生載流子能夠高效分離和轉(zhuǎn)移，為CO?還原反應(yīng)提供了充足的電子和空穴，促進(jìn)了反應(yīng)的進(jìn)行。Bi2WO6和g-C3N4之間的協(xié)同作用增強(qiáng)了對CO?的吸附能力，提高了CO?在催化劑表面的濃度，有利于CO?還原反應(yīng)的發(fā)生。目前，Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在CO?還原方面的研究取得了一定進(jìn)展，但仍存在一些問題需要解決。CO?還原產(chǎn)物的選擇性有待提高，在實(shí)際反應(yīng)中，往往會(huì)生成多種產(chǎn)物的混合物，難以實(shí)現(xiàn)單一產(chǎn)物的高選擇性生成。這增加了產(chǎn)物分離和提純的難度，限制了其實(shí)際應(yīng)用。光催化劑的活性和穩(wěn)定性還需要進(jìn)一步提升，雖然Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在CO?還原反應(yīng)中表現(xiàn)出一定的活性，但與實(shí)際應(yīng)用的要求相比，仍有較大的提升空間。在長時(shí)間反應(yīng)過程中，催化劑的活性可能會(huì)逐漸下降，影響CO?還原的效率和穩(wěn)定性。反應(yīng)機(jī)理的研究還不夠深入，雖然對Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在CO?還原反應(yīng)中的基本過程有了一定的認(rèn)識，但對于反應(yīng)的具體步驟、中間產(chǎn)物的形成和轉(zhuǎn)化等方面還存在許多未知。深入研究反應(yīng)機(jī)理，有助于進(jìn)一步優(yōu)化光催化劑的性能，提高CO?還原的效率和選擇性。六、結(jié)論與展望6.1研究成果總結(jié)本研究圍繞Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑展開，在制備方法、性能研究以及應(yīng)用案例分析等方面取得了一系列重要成果。在制備方法方面，通過深入探索，選擇了原位生長法和靜電自組裝法作為主要制備方法，并以原位生長法制備Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑為例，詳細(xì)闡述了其制備工藝步驟及關(guān)鍵參數(shù)控制。研究發(fā)現(xiàn)，原料配比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和pH值等因素對復(fù)合光催化劑的制備過程和性能有著顯著影響。通過精確控制這些因素，成功制備出了具有良好晶體結(jié)構(gòu)和微觀形貌的Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑。如在Bi2S3/Bi5O7IZ型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備中，當(dāng)Bi2S3與Bi5O7I的摩爾比為[X]，反應(yīng)溫度為160℃，反應(yīng)時(shí)間為20h，pH值為[X]時(shí)，制備的復(fù)合光催化劑具有較好的光催化性能。在性能研究方面，利用XRD、TEM、SEM、UV-VisDRS、PL、光電流響應(yīng)和電化學(xué)阻抗等多種技術(shù)，對Bi系半導(dǎo)體Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的結(jié)構(gòu)、形貌、光學(xué)性能、光電化學(xué)性能以及光