4. 催化剂浓度

光催化反应体系中的半导体光催化剂浓度不同，最终的光催化效果也有较大的差别。高的催化剂浓度带来光生电子-空穴对数量的明显增加，导致光催化效率的大幅提高。但催化剂浓度过高反而会使催化效果变差，最终降低光催化反应的效率。

1.2硫化铋纳米材料

随着材料尺度的纳米化，半导体材料的电子能态发生变化，不仅能引起吸收波长的生蓝移，还能产生非线性光学响应，并增强纳米粒子的氧化还原能力，带来更优异的光电催化活性，在发光材料、非线性光学材料、太阳能电池和光电子等方面有着广泛的应用前景。硫化铋是一种重要的半导体材料，受到了很大的关注。

1.2.1硫化铋的结构与性质

Bi2S3是一种具有层状结构的V-VI族的直接带隙无机半导体材料，属正交晶系,晶胞参数为a=1.123nm,b=1.1283nm,c=0.397nm，每个晶胞中含有20个原子。并由于其高度各向异性的生长方式形成长链状结构，这种长链式结构是由[Bi4S6]n单元组成，链与链之间存在范德华力[9]，且平行于C轴延伸,如图1所示。因此，Bi2S3沿着一维［001］方向有着强烈的生长趋势，这样也易于形成Bi2S3纳米棒，纳米线等一维纳米结构。

图1.2硫化铋的单晶结构

Bi2S3的禁带宽度Eg常在1.2-1.7eV，稳定无毒、环境友好，具有优良的光伏转化、Peltier效应以及本征光电导等一系列优良性能，在光伏转换、太阳能电池、光电二极管阵列、热电光电元件和红外谱学等方面具有潜在的应用[10]。

1.2.2纳米硫化铋的制备方法

纳米Bi2S3材料的形貌结构丰富多样，近年来，研究者合成出的纳米结构有：纳米球、量子点、纳米纤维、纳米棒、纳米管、纳米和片纳米花等。这些结构新颖性能独特的纳米材料在光电热电、传感器、和生物医学等诸多领域有新的应用。故对纳米硫化铋材料的形貌可控合成已成为当前纳米材料领域研究的热点之一[11]。Bi2S3纳米材料的制备方法发展迅速，几种最常用的制备不同形貌纳米Bi2S3的方法列举如下。

图1.3不同形貌的硫化铋图片，(a)纳米棒、(b)纳米线、(c)纳米管、

(d)雪花状、(e)纳米片、(f)海胆状

1.水热法

水热法是合成纳米材料的重要方法，它是以水为溶剂，在密封的压力容器中，高温高压下进行的化学反应。水热法合成的优点，粒子纯度高、分散性好、结晶性好且形貌可控。近年来研究者已经利用水热法，合成出了不同形貌的硫化铋纳米结构。Zhu[12]等以硝酸铋和硫化钠为原料，将反应物的水溶液添加的矿化剂尿素，120℃反应12h制备出了结晶良好的正交相Bi2S3纳米管，其外径为100-500nm，内径为50-200nm，长为1-5μm，紫外-可见吸收光谱测量表明，由于量子尺寸效应，纳米粉体吸收边发生明显蓝移。

2.溶剂热法

溶剂热法是水热法的延伸,在水热法的基础上,以有机溶剂替代水,在新的溶剂体系中设计出的新的合成路线，扩大了水热法的应用范围。同时,非水溶剂本身的一些特性,如极性与非极性、配位性能、热稳定性等，为从反应热力学、动力学的角度去认识化学反应的实质与晶体生长的特性,提供了研究线索，并有可能实现其他手段难以获得的某些物相如亚稳相。Wang等[13]首先把Bi(N03)3·5H2O溶解在不同的溶剂中，然后把Na2S·9H2O溶液逐滴加入到上述溶液中，剧烈搅拌后得到无定形的前驱体，最后，把前驱体和尿素放入高压釜中，120℃下加热反应12h，得到单晶Bi2S3纳米棒、纳米管。结果表明，在不同的溶剂中得到的样品的形貌和性质有一定的差异。丙酮为溶剂时，样品的形貌为棒状，直径约20nm，长度达几百纳米。乙醇为溶剂时，样品的形貌有棒状、管状，其中掺杂一些颗粒状。而乙二醇为溶剂时，样品的形貌则为管状。近来在非水溶剂中设计不同的反应途径合成无机合物材料,取得了一系列的重大进展,非水体系合成技术己越来越受到人们的重视。