文 献 综 述

1.1 光催化简介

随着科技的发展和社会的进步，当今社会的生产力也在飞速的发展，各类优质的消费品、生活用品、药品、食品丰富着我们的生活，提到了我们的生活品质。然而，在这些光鲜精美的产品背后，隐藏着巨大的环境污染，例如噪声污染、辐射污染等。而在众多污染中，废气废水这类化学污染最为严重。本着科学发展、可持续发展的态度，为了人类能更好的生存发展，对化学污染的治理更是迫在眉睫。从这个角度出发，环保工作者一直在寻找探究各种能有效治理化学污染的技术，这种技术必须具备以下特点：高效率，低能耗，氧化能力强和适用范围广^[1]。在这样的要求下，光催化技术逐步发展起来，进入大家的视线。光催化技术是一门可以在室温环境下实现的新型催化技术，其催化过程可以利用太阳能，成本低廉而且十分环保。。随着我们对光催化反应机理的更深入了解，我们发现光催化氧化法可以应用于数以百计的污染物分解，其中包含有机污染物或无机污染物。同时，因为光催化的低能耗适用范围广等特点，其在土壤和水质的污染物处理方面也有着巨大的潜力和广泛的应用前景。

1.2 光催化原理

在过去的诸多研究中我们可以发现，大多数的半导体材料都具有光催化活性。半导体光催化剂的催化过程主要分为三个步骤：

第一步，半导体颗粒吸收光子，所吸收光子的能量大于或等于禁带的宽度，这样价带上的电子就会被激发后跃迁到导带上，从而产生了光致电子和光致空穴；

第二步，因为半导体能带是不连续的，所以在电场作用下，被激发的光致电子和空穴会发生分离，从而迀移到半导体粒子表面的不同位置；

第三步，光致空穴和光致电子在外加电场的作用下运动，与吸附在半导体光催化剂颗粒表面上的物质发生氧化或还原反应，使污染物逐步氧化或还原成无机物，最终转化成其他离子^[2]。

1.3 BiVO₄光催化剂简介

在目前的光催化降解有机污染物的研究中，光催化剂更为人们所熟知和掌握，也是当前光催化领域研究者关注的重点之一。但是在实际的应用过程中光催化剂仍有许多的缺点和不足：第一，光致电子和光致空穴的重新组合会导致其激发效率降低，以至于一般不会超过10%，这也导致了TiO₂很难用于处理较大量、高浓度的生产废水和废气，限制了其应用领域；第二，这种催化剂对太阳能的利用率很低，以二氧化钛为主的催化剂只能吸收利用太阳光中的紫外线部分，可见光占43%，而紫外光不到5%^[3]。因此，为了突破TiO₂光催化剂的各种局限，从而达到更高效更低能耗的目标，一种新型的光催化剂被研究了出来，那就是钒酸铋光催化剂（BiVO₄）。

BiVO4的禁带宽度相对较窄而且稳定性很高，相对于一些传统的光电极材料（像钒酸铋、TiO₂、WO₃和Fe₂O₃），它的导带边缘更低^[4]。但是，BiVO₄也存在一定的缺陷，比如载流子的运输流通性很差以及光激发电子和空穴的效率也不尽人意。总的来说，钒酸铋是一种前景广阔并具有很大发展潜力的光电极和光催化材料。

1.4 BiVO₄制备

BiVO₄的制备方法有很多，然而不同的制备方法制备出的在形貌上有着很大差异。单斜相合成方法主要有:高温固相法、煅烧合成法、水热合成法、溶剂热法、火焰喷雾法、共沉淀法、化学沉积法有机金属分解法、超声辅助法和溶胶凝胶法等^[5]。

根据这些制备合成方法制备出的催化剂在可见光照射下对有机污染物的降解能展现良好的光催化性能，同时不同形貌的BiVO₄也拥有着其他一些特殊的性能。