鉍基光催化劑的金屬或非金屬改性研究進展

摘要：隨著經濟的快速增長，環境和能源問題日益突出。太陽能作為一種可再生、環保的能源，受到了許多研究人員的關注，最大限度地利用太陽能資源成為未來的研究熱點。眾所周知，光催化技術可以將太陽能轉化為化學能或電能，為環境污染提供解決方案。因此，半導體光催化技術被認為是解決能源危機和環境問題的最環保的技術之一。鉍基半導體材料由于合適的能帶結構、豐富的種類、無毒性和低成本，在光催化領域受到歡迎。然而，純Bi基光催化劑存在光激發電子-空穴對復合效率高、量子產率低和光吸收能力有限的問題，導致光催化性能低。為了克服這些限制，人們設計了各種策略，比如金屬或非金屬摻雜、金屬沉積、異質結構建和誘導缺陷生成來提高它們的光催化活性。在這些策略中，元素摻雜或金屬沉積被認為是調整鉍基材料能帶結構和物化性質的有效方法。這個方法拓寬了光響應范圍和提高了光催化性能。這篇綜述總結了金屬摻雜、非金屬摻雜、金屬和非金屬共摻雜以及金屬沉積改性鉍基材料的最新研究進展。它也探索了它們在光催化降解污染物和重金屬離子、氮氣還原、二氧化碳還原、光催化抗菌等各個領域的應用。關于金屬摻雜，我們將其分為三類：堿金屬或堿土金屬摻雜、過渡金屬摻雜和稀土金屬摻雜，并詳細介紹了每種摻雜的優缺點。非金屬摻雜則被分為鹵素摻雜和非鹵素摻雜，并重點研究非金屬摻雜對鉍基材料的影響。此外，我們還縱向比較了每個元素的優點。結合最近的研究進展，簡要介紹了結合金屬和非金屬元素優點的共摻雜。對于金屬沉積，我們主要從肖特基勢壘和局域表面等離子體共振（LSPR）效應兩個方面介紹了對Bi基材料的影響。最后，我們也呈現了金屬或非金屬改性Bi基光催化劑目前面臨的挑戰和前景。

關鍵詞：鉍基光催化劑；金屬摻雜；非金屬摻雜；共摻；金屬沉積；電子結構

中圖分類號：O643