● 摘要
利用太阳能光催化产氢是解决能源与环境问题的有效途径之一，其核心技术是就开发高效的可见光响应的半导体光催化剂。Bi2O3属于窄禁带半导体材料，可以吸收可见光，发生光跃迁，故其在光催化领域也有较多的应用。基于此，本文对Bi2O3的制备及其光催化性能进行了研究。主要内容包括：
采用沉淀法制备铟、钇离子掺杂的β-Bi2O3粉末，并对不同掺杂比例的光催化剂进行X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、紫外-可见分光光度计（UV-vis）和电化学工作站的表征分析。分析了样品的形貌、晶胞参数、晶格畸变、微晶尺寸、带隙和导带电位。研究发现，样品为多孔疏松的棒状结构，比表面积大，掺杂后的光催化剂晶胞参数、晶格畸变、微晶尺寸均有变化。测得铟、钇离子掺杂的β-Bi2O3的带隙为2.8~3.0eV，能吸收可见光。未掺杂前β-Bi2O3的导带电位为正，而掺杂后的β-Bi2O3导带电位为负，说明通过金属离子掺杂提了导带底位置，从而达到了光催化分解水制氢的条件。
研究了掺杂样品的温度和掺杂量对光催化剂在紫外-可见光下甲醇水溶液中产氢性能的影响。最后研究了在紫外-可见光和可见光下掺杂样品与未掺杂样品催化降解MO的性能，发现在紫外-可见光和可见光下掺杂样品的光催化降解速率并没有受到影响。金属离子掺杂的β-Bi2O3之所以对可见光有高效的光催化能力是因为其对可见光的强吸收、大的比表面积和强的氧化能力。