Page 29 - 《精细化工》2021年第1期

第 1 期 黄仕元，等: 铁酸铋光催化剂改性的研究进展 ·19·

LIU 等 [19] 以 BiFeO 3 粉体为核，TiO 2 为壳，采用 谱红移，提高了对可见光的响应程度，而且光催化
水解沉淀法制备了 BiFeO 3 @TiO 2 核壳复合光催化 活性明显强于纯 BiFeO 3 。研究认为，光生电子发生
剂，用于甲基紫的去除。结果表明，复合样品比单 跃迁时，rG 可以作为电子受体将其捕获，提高电子-
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空穴的分离效率。同时催化剂表面的氧分子与 e 作用
一的 BiFeO 3 具有更强的光催化活性，并在 BiFeO 3
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与 TiO 2 的质量比为 1∶1 时达到最高降解效率。研 使 O 2 被还原成•O 2 ，h 将 H 2 O 氧化为•OH，而 e 、
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究认为，BiFeO 3 和 TiO 2 构建了 p-n 型异质结，产生 •O 2 和•OH 都是光催化反应的主要活性物种。研究人员
内部空间电场，加快了电荷的转移速率，促进了光生 还开发了多种 BiFeO 3 复合光催化材料，如表 1 所示。
电子和空穴的有效分离。同时 BiFeO 3 自身的铁电性和
自发极化特性使内部结构发生能带弯曲，带隙值降低，
增强对可见光的吸收。然而，核壳层厚度对复合材料
界面形成以及电荷转移的影响有待进一步研究。
FAN 等 [20] 采用水热法合成了 g-C 3 N 4 /BiFeO 3 异
质结光催化剂，可见光下照射 150 min，即可将 RhB
（罗丹明 B）完全降解。WANG 等 [21] 同样制备了
g-C 3 N 4 /BiFeO 3 复合物，发现其具有较高的可见光催
化活性，并分析了其界面电子-空穴转移行为的规
律，如图 3 所示。受光激发的电子从 g-C 3 N 4 的 CB
跃迁到 BiFeO 3 的 CB，空穴则转移到 g-C 3 N 4 的 VB，
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因而抑制了电子-空穴的复合。此外，在 e 、•O 2 和•OH

的共同作用下实现 MO 的高效去除。
ZOU 等 [22] 采用水热法制备了 rG/BiFeO 3 复合光 图 3 g-C 3 N 4 /BiFeO 3 纳米复合材料界面电子-空穴传输机
理 [21]
催化剂（rG 为石墨烯），用于氨氮的光降解实验。
Fig. 3 Scheme for electron-hole transport at the interface
结果表明，rG 与 BiFeO 3 的复合使 rG/BiFeO 3 吸收光 of the g-C 3 N 4 /BiFeO 3 nanocomposites [21]

表 1 BiFeO 3 复合光催化材料
Table 1 BiFeO 3 composite photocatalytic materials
制备 催化活性（相 参考
光催化材料 光催化性能 最佳质量比 主要机理
方法 比纯 BiFeO 3) 文献
BiFeO 3/MWCNT 溶胶- 可见光照射 2 h，罗丹明 B m(MWCNT)∶m(BiFeO 3)= 提高 2.2 倍 界面电荷转移和分离 [23]
凝胶法 被完全去除 0.1∶1.0
CNT/BiFeO 3 水热法 可见光照射 2 h，降解 m(CNT)∶m(BiFeO 3)= 提高 2.0 倍 高比表面积以及活性物种 e ， [24]
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85.8%的亚甲基蓝 0.04∶1.00 •O 2和•OH 的氧化还原作用
ZnO/BiFeO 3 湿化学法 可见光照射 2 h，分别降解 m(ZnO)∶m(BiFeO 3)= 分别提高 3.1 ZnO/BiFeO 3 异质结界面提高 [25]
61%和 71%的 2,4-二氯苯 0.1∶1.0 倍和 2.6 倍 了载流子的分离速率
酚和罗丹明 B
BiFeO 3/ZrO 2 溶胶- 可见光照射 1 h，降解 98% m(BiFeO 3)∶m(ZrO 2)= 提高 10.9 倍 BiFeO 3/ZrO 2 异质结的形成抑 [26]
凝胶法 的罗丹明 B 0.3∶1.0 制了光生电子-空穴对的复合
BiFeO 3/MIL- 刻蚀法、 可见光照射 3 h，转化 m(BiFeO 3)∶m〔MIL-53(Fe)〕提高 3.1 倍 高比表面积和高暴露界面活 [27]
53(Fe) 再生法 58.5%的苯甲醇 =0.2∶1.0 性位点
α-Fe 2O 3/BiFeO 3 水热法 可见光照射 4 h，降解 60% m(α-Fe 2O 3)∶m(BiFeO 3)= 提高 2.2 倍 α-Fe 2O 3/BiFeO 3 异质结界面加 [28]
的罗丹明 B 1.0∶1.0 快了光致载流子的转移和分离
CuO/BiFeO 3 水热法、 可见光照射 4.5 h，降解 m(CuO)∶m(BiFeO 3)= 提高 3.3 倍 p-CuO/n-BFO 异质结界面有 [29]
浸渍法 50%的甲基橙 0.15∶1.00 效促进电子-空穴对的分离
BiFeO 3/Fe 3O 4 高能 可见光照射 40 min，亚甲 m(BiFeO 3)∶m(Fe 3O 4)= 提高 7.0 倍 BiFeO 3/Fe 3O 4 纳米界面降低 [30]
球磨法 基蓝被完全去除 0.8∶1.0 了带隙，改善电子-空穴对的
形成并阻碍其复合
Ag 3PO 4/BiFeO 3 沉淀法 可见光照射 2 h，降解 87% m(Ag 3PO 4)∶m(BiFeO 3)= 提高 3.2 倍 p-Ag 3PO 4/n-BiFeO 3 异质结抑 [31]
的酸橙 7(AO7) 0.2∶1.0 制了电子和空穴的复合
Bi 2S 3/BiFeO 3 水热法 可见光照射 2 h，降解 96% m(Bi 2S 3)∶m(BiFeO 3)= 提高 6.0 倍 Ⅱ型 Bi 2S 3/BiFeO 3 异质结增强 [32]
的多菌灵杀菌剂(CZ) 0.1∶1.0 了可见光的吸收及改善了电
荷载流子的分离
注：MWCNT 为多壁碳纳米管；CNT 表示碳纳米管；MIL-53(Fe)表示具有 Fe(Ⅲ)氧化物团簇的铁基金属有机骨架；BFO 为铁酸
铋的简写；表中百分数表示质量分数。