文 献 综 述

1.1引言

随着工业的发展，环境问题愈发严重，尤其是有机废水的更为突出。目前发展较多的是在紫外光下利用TiO₂降解有机废水，然而太阳光中紫外光含量很少，太阳光能的利用率不高，极大的限制了其应用。所以，开发研究新的半导体光催化剂势在必行。钛酸铋(Bi₄Ti₃O₁₂)作为一种铋系层状化合物，具有独特的层状结构，催化性能优于TiO_2，但其能带也比较宽，研究发现通过适当的功能化修饰可将其拓展到太阳光范围。基于此，我们将其应用于光催化方面，探讨光降解有机污染物反应中的活性和效率。

1.2钛酸铋系光催化剂发展史

1972 年日本科学家 Fujishima 和 Honda 首次发现在紫外线照射下金红石 TiO₂ 单晶电极可使水在常温常压下发生水解反应^{[1 ]}，这项研究在全球范围内掀起了光催化的研究热潮，并且至今不衰，一直是国内外科学研究的热点领域之一。应用最为广泛的 TiO₂，因其具有无毒、化学稳定性好、活性高、持续性长、廉价等优点，曾经被认为是最具有潜在价值的半导体光催化剂。但 TiO₂ 带隙较宽( 约为 3.2eV) ，只能在波长小于 386.5 nm的紫外光照射下才具有光催化活性，对可见光的利用效率则较低。有鉴于此，开发新型高效光催化剂以实现高效廉价地转化和利用太阳能已成为一个具有重要需求背景的研究方向。

1999 年，韩国 Park 研究小组^{[2 ]}在 Nature 上报道了采用脉冲激光沉积( PLD) 方法在 Pt 电极上制备La³ 掺杂钛酸铋(BLT) 铁电薄膜，大大改善了钛酸铋铁电薄膜抗疲劳特性，激化强度经1010次疲劳后其铁电性能几乎没有衰减。这一重大发现一经报道，立刻在全球范围内掀起了关于稀土掺杂钛酸铋铁电材料的研究热潮。 Bi₄Ti₃O₁₂铁电材料的研究热潮带动了整个钛酸铋系化合物的研究，人们逐渐发现钛酸铋系化合物除具备优异的铁电性能之外，而且因其奇特的电子结构和晶体结构还同时具有特殊性能。

1.3一些常见的钛酸铋系化合物

钛酸铋系化合物包括Bi₁₂TiO₂₀^{[3-7 ]}，Bi₂Ti₂O₇，Bi₂₀TiO₃₂以及Bi₄Ti₃O₁₂^{[8-9,15 ]}等， 其结构、 能带与光催化性能比较如表1所示． 钛酸铋系化合物的带隙能都比 TiO₂ 带隙能( 3.2 eV) 小， 所以这一类化合物在可见光下具有光催化能力，这一特性使其更具应用潜力． 特殊形貌的纳米或微米材料往往具有独特的电学、磁学、 光学和催化性能，因此钛酸铋球形纳米粒子、 纳米棒、 纳米线、 微米球等材料的形貌可控制备和性能研究成为新的研究热点．

1.4 Ag-AgBr负载Bi4Ti3O12的制备

1.4.1制备Bi₄Ti₃O₁₂