BiVO4是一種可見光半導體光催化材料，因其具有無毒、穩定、禁帶寬度較小等優點被用于光催化降解有機污染物。BiVO4主要有 3 種晶相結構: 單斜白鎢礦結構、四方白鎢礦結構和四方鋯石結構［1］。由于單斜白鎢礦結構在紫外和可見光區域都有光吸收帶，因此，其光催化性能相對最優［2］。

BiVO4的帶隙寬度與 TiO2相比較窄，具有很好的可見光光催化性能，但是純的 BiVO4有其局限性: 光生電子不易遷移，容易與空穴復合。這導致其可見光催化活性降低，嚴重限制了純的 BiVO4的應用。

1 BiVO4光催化劑的改性

目前，BiVO4光催化劑的改性方法主要有: 表面活性劑改性、貴金屬表面沉積改性、元素摻雜改性、復合改性、表面敏化改性和表面酸化改性。

1． 1 表面活性劑改性

在 BiVO4光催化劑的制備過程中，摻雜表面活性劑，作為模板，影響 BiVO4的形態結構，從而間接影響光催化性能。

García-Pérez 等［3］以羧甲基纖維素鈉\\( CMC\\) 為空間穩定劑，用共沉淀法合成了 BiVO4納米結構光催化劑。在 BiVO4合成的第一階段，CMC 的存在促進了細粒度顆粒的形成，控制了它的形態，有助于其分散。在可見光照射下，BiVO4漂白羅丹明 B 溶液的光催化活性隨著 CMC 濃度的增加而提高。

Sun 等［4］將 EDTA 作為模板劑，用水熱法制備了單斜相 BiVO4納米顆粒。隨著 EDTA 濃度的增加，BiVO4納米顆粒的尺寸變小。在苯酚溶液的降解過程中，該樣品表現出很高的可見光光催化活性。

1． 2 貴金屬表面沉積改性

BiVO4體系的電子分布受到貴金屬的影響，表面性質發生變化，改善了光催化活性。一般來說，BiVO4的費米能級比貴金屬高，電子會從半導體遷移至貴金屬，當兩者的費米能級相等時，即形成Schottky 勢壘。Schottky 勢壘對電子有俘獲作用，繼而降低光生載流子對的復合率。

Gao 等［5］在不同的 pH 值下用水熱法合成了一系列銀負載的 BiVO4光催化劑。在脫硫反應中，銀負載的 BiVO4與未負載的 BiVO4相比具有更高的可見光光催化性能。當 pH =7 時，所制備的 Ag-Bi-VO4樣品的光催化脫硫率能夠達到 95%。

Cao 等［6］用原位還原法制備了 Au-BiVO4異質納米結構，在染料降解和水氧化中，Au-BiVO4異質納米結構與 BiVO4微管和納米片相比，具有更高的光催化活性，這是由于從 BiVO4到 Au 納米粒子的電荷轉移和表面離子體共振\\( SPＲ\\) 效應。

1． 3 元素摻雜改性

1． 3． 1 金屬離子摻雜

1． 3． 1． 1 過渡金屬離子摻雜 過渡金屬離子摻雜是通過在晶格中引入缺陷位置或改變結晶度來抑制光生電子-空穴對復合的作用。

Chala 等［7］利用水熱法合成了 Fe 負載的 BiVO4樣品，在可見光照射下，當 Fe 達到最佳負載量5． 0 % 時，光催化劑對亞甲基藍有最好的光降解性能，降解率為 81%。

Gao 等［8］采用水熱法在不同的合成時間下制備了一系列 Cu-BiVO4光催化劑，當合成時間為 6 h時，樣品的光催化活性可以達到 93%。

1． 3． 1． 2 稀土金屬離子摻雜 稀土元素的摻雜可以使 BiVO4的光響應值發生紅移，這增強了光生載流子在界面的俘獲，從而促進光催化反應的進行。

Xu 等［9］對 BiVO4光催化劑進行了鈥、釤、鐿、銪、釓、釹、鈰、鑭等稀土元素的摻雜。XＲD、SEM、XPS 結果表明，稀土元素離子以氧化物的形式存在于樣品表面。DＲS 分析顯示，稀土元素改性的BiVO4出現藍移。Gd3 +摻雜的 BiVO4有最好的光催化性能，其最合適的摻雜量為 8%。

Zhang 等［10］采用水熱法制備了 Eu/BiVO4復合光催化劑。在可見光照射下\\( λ ＞ 420 nm\\) ，1． 46%的 Eu/BiVO4對甲基橙的脫色表現出最高的活性，隨著 Eu 濃度的繼續提高，對甲基橙的光降解率降低。Eu/BiVO4復合光催化劑光催化活性的提高主要是由于 Eu 使得電子-空穴有效的分離。

1． 3． 2 非金屬元素摻雜 非金屬離子摻雜使半導體價帶升高，降低了半導體的帶隙，從而增強催化劑對可見光的吸收性能。不僅如此，非金屬離子摻雜還能使半導體的晶格產生一定的缺陷，可以有效地捕獲光生電子，促進了光生電荷的分離。

Li 等［11］采用簡單的兩步水熱法合成了 F 摻雜的球形 BiVO4，在可見光照射下，F 摻雜的 BiVO4的光催化活性高于未摻雜的 BiVO4，這是因為在 Bi-VO4晶格中引入適量的 F－，有效地抑制了光生電子-空穴對的復合。

Wang 等［12］合成了 B 摻雜的 BiVO4光催化劑。

B 的摻雜，增加了 V4 +和氧空位的數量，這導致了 B摻雜的 BiVO4吸收邊的紅移，但對其形貌和晶體尺寸影響不大。B 的摻雜提高了光催化活性，并且在B 摻雜劑濃度為 0． 04 時，對甲基橙有 98% 的最高光催化降解率。

1． 3． 3 共摻雜

1． 3． 3． 1 金屬與金屬共摻雜 兩種金屬共摻雜改性BiVO4，可充分利用兩種金屬的各自特點及其協同作用，從而提高 BiVO4的光催化活性。

Obregón 等［13］用表面活性劑自由水熱法合成了鐿-鉺共摻雜的 BiVO4，Yb3 +和 Er3 +共摻雜的單斜四方相 BiVO4異質結構具有很高的光催化活性，最高效的摻雜量為 Er3 +∶ Yb3 += 1∶ 4。

1． 3． 3． 2 金屬與非金屬共摻雜 金屬與非金屬共摻雜，分別利用金屬摻雜可抑制光生電子-空穴的復合以及非金屬摻雜可改變晶體的禁帶寬度等特點，從而提高 BiVO4的光催化活性。

Lai 等［14］研究了 N 和 M\\( M = Cr，Mo\\) 摻雜的BiVO4光催化劑，與未摻雜體系相比，N/Cr－和 N/Mo－共摻雜的 BiVO4帶隙分別降低了 0． 34 eV 和0． 15 eV，但氧化還原電位仍然處于適合產氧的水平。能量計算表明，在 BiVO4中引入 M 有助于 N 的整合，并且共摻雜材料更穩定。

1． 4 復合改性

1． 4． 1 半導體復合 將兩種不同帶隙的半導體材料復合，即形成 p-n 結，促進了光生載流子對的分離，提供更多的高能自由基，其光催化活性高于單一的半導體材料。

Wang 等［15］制備了 Cu2O / BiVO4光催化劑，在可見光照射下，該樣品對亞甲基藍和有機酚的降解率高于純的 BiVO4。光催化效率的提高是由于該樣品具有 p-n 結異質納米結構，電荷從 n 型 BiVO4轉移到了相連的 p 型 Cu2O 納米粒子上，有效地降低了電子和空穴的復合，提高了異質結納米結構的光催化性質。

Ju 等［16］在600 ℃的煅燒溫度下，通過水熱法合成了 Bi2WO6/ BiVO4復合光催化劑。實驗結果表明，C-Bi2WO6/ BiVO4表現出比 C-Bi2WO6、C-BiVO4更高的光催化活性，并且在 30 min 內對羅丹明 B 的降解效率可達 100%。

1． 4． 2 粉煤灰復合 粉煤灰的復合，能夠有效的減小催化劑的帶隙。在可見光照射下，光催化性能的提高是由于在 BiVO4和 FACs 的耦合系統中，光生電子-空穴對的有效分離。在復合光催化劑中，FACs有兩個重要作用: ①FAC 的孔隙結構能夠提高對污染物的吸附性能，有利于污染物的降解; ②作為分散載體，抑制顆粒的增大，有利于光催化反應中對光的充分利用［17］。

Zhang 等［17］采用改進的金屬有機物分解法制備了新型 BiVO4/ FACs 復合 光催化劑。BiVO4/ FACs最大的染料吸附量是純的 BiVO4的 1． 8 倍，而且BiVO4/ FACs 光降解一階速率常數是純的 BiVO4的2． 5 倍。由于 FAC 的低密度，所制備的 BiVO4/ FAC顆粒漂浮在水面上，這有助于在反應后的相分離和催化劑恢復。

1． 4． 3 還原氧化石墨烯\\( ＲGO\\) 復合 以 ＲGO 為載體，在 ＲGO 的表面負載半導體光催化劑，利用ＲGO 比表面積大的特點，有效的分散和穩固 BiVO4納米材料，同時由于 ＲGO 具有良好的導電性，能夠很好的進行電子傳遞，降低了光生電子空穴對的復合率。

Yan 等［18］利用一種新型的微波輔助原位生長法制備了 ＲGO-BiVO4復合光催化劑。在 60 min時，2%的 ＲGO-BiVO4復合光催化劑對環丙沙星表現出最高的降解率\\( 68． 2%\\) ，比純的 BiVO4高出3 倍。ＲGO-BiVO4光催化劑的光催化活性的提高是由于電子-空穴的有效分離，而不是光吸收的提高。

1． 5 表面敏化改性

當一些有色化合物吸附于光催化劑表面時，能使空穴與光生電子遷移至催化劑內，形成電荷載體，增大了激發波長的范圍，從而提高光催化反應效率。

陳海鋒等［19］利用酞菁鈷對 BiVO4進行敏化處理。用 2 h 所制備的樣品降解甲基橙，70 min 后的脫色率約為 100%，其脫色效果比純的 BiVO4高2 倍以上。

1． 6 表面酸化改性

龍明策等［20］利用鹽酸處理后的 BiVO4降解苯酚，其降解性能是未酸化時的 4． 5 倍。由于氫離子和氯離子的協同效應，BiVO4被生成的 BiOCl 包裹，構成了 BiVO4與 BiOCl 的復合物，其中 BiVO4呈表面凹凸不平的顆粒狀，而 BiOCl 為片狀結構。

2 BiVO4光催化氧化技術在水處理中的應用

2． 1 內分泌干擾物廢水

Kohtani 等［21］采用浸漬法合 成 了 銀 負 載 的BiVO4光催化劑，與未負載的 BiVO4相比，其降解長鏈烷基的吸附和光催化性能都有顯著的提高，這是由于銀的氧化物覆蓋于銀的表面。

Lai 等［22］利用 H2O2和 BiVO4催化劑，在可見光照射下，有效地降解了禾草丹。在光催化過程中，禾草丹 5 h 后的降解效率為 97%。

2． 2 印染廢水

印染廢水具有濃度高、成分復雜、色度高等特點，對環境造成嚴重污染。Dong 等［23］在溫和條件下合成了 BiVO41水溶液中的 ＲhB 表現出很高的光催化活性。光催化活性的提高是由于其獨特的形態結構，這提高了光捕獲效率，降低了復合材料的電荷復合率。

Zhou 等［24］用 EDTA 作為螯合劑，利用異核配位法合成了 Co-BiVO4光催化劑。實驗結果表明，5 h內，含鈷量為 5% 的 BiVO4表現出最高的光催化活性，對亞甲藍的去除率為 85%。

2． 3 抗生素廢水

抗生素廢水為難處理工業廢水，其進入環境會對生態平衡和人體健康產生嚴重影響。半導體光催化技術能降解抗生素廢水中有毒的有機物，將其完全轉化為無毒的 CO2和 H2O。

Shi 等［25］用溫和的微波水熱法合成了獨特的草莓形 BiVO4納米晶體光催化劑，該結構具有5 nm 的突起分散在 200 nm 的顆粒表面。所制備的光催化劑表現出很好的可見光響應\\( Eg= 2． 5 eV\\) ，并且在環丙沙星的降解中具有很高的活性。

3 結束語

BiVO4作為一種無毒、穩定性好的窄帶隙半導體光催化劑，在水處理中具有非常廣闊的應用前景。

目前，還存在著一些問題: ①BiVO4的載體，研究其固定化和重復利用率，使光催化劑能夠實現重復應用，滿足實際應用的要求; ②BiVO4的光催化基礎理論研究，BiVO4的光催化過程較為復雜，因此需要對其機理進行深入研究，這對提高光催化反應效率極為重要; ③BiVO4的制備方法，目前 BiVO4的制備方法多數都有苛刻要求，因此，探索簡單、高效的制備方法是十分必要的。