摘要
随着现代社会的快速发展，工业废水中有机染料污染物的排放是不可避免的，严重污染了淡水资源。半导体光催化为这些污染物大规模分解提供了低成本并且有效的策略。传统半导体光催化材料仍有几个缺点:一些带隙较宽的半导体材料降低了太阳能在光催化反应中的利用率；光催化效率总是受到电子和空穴分离速率的影响；氧化还原反应的产物会与原反应物发生二次反应。所以探索一种新型的、对可见光响应敏感且电子-空穴可有效分离的材料体系来作为光催化剂或者是寻求一种新的催化方法来克服以上的缺点并有效的提高对污染物的降解效率具有重要的研究意义。 因此，通过水热法制备一系列新型铋层状结构且对光极为敏感的M0.5Bi2.5Nb2O9（M=Li，Na，K）纳米片。并且这些纳米片对浓度高达20mg/L的各种有机染料表现出较优异的光降解性能。在非原位超声辅助的条件下，由于纳米片表面极化场的产生，诱导了电荷-空穴的分离，有效的提高了有机染料的降解速率常数。这些发现使得铋层状铁电材料在光催化废水处理领域中具有潜在的应用价值。 原位超声诱导的压电催化已经作为一种新型的催化方法目前已经应用在了降解有机污染物中。然而超声波激励可直接通过声催化实现染料降解，而大多数关于原位超声诱导压电催化降解的报道中一直被忽略，可能会过高的估计压电催化的贡献。为了区别压电催化和声催化，我们探究了可见光敏感铋层状铁电陶瓷粉体M0.5Bi2.5Nb2O9（M=Li，Na，K）的光催化、压电催化及声-光-压协同催化性能。在实验中发现，声催化诱导的RhB降解速率强烈依赖于机械搅拌速度。在较低的搅拌速度和反应时间（lt;50rpm和2h）下，只发生压电催化行为，这可以有效区分压电催化和声催化。 Na0.5Bi4.5Ti4O15和Bi4Ti3O12是一类具备优异光致变色性能的铋层状铁电材料，在受到可见光的刺激下，缺陷捕获电子形成色心。探究色心是否可有效的调控催化降解有机染料性能具有重要的研究价值。利用Na0.5Bi4.5Ti4O15和Bi4Ti3O12遇到可见光会发生变色的行为，分别测得了这两种粉体变色前后对20mg/L的RhB的光和压电催化降解效率，结果证明了具有光致变色性能的铋层状材料可以有效的提高光催化降解和压电催化降解效率，也可能在将来作为一种高效的催化剂应用在污水处理中。
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