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光催化是环境污染治理的一个重要的手段之一,传统的光催化材料一般使用TiO2纳米颗粒对水体进行催化降解。但随着对TiO2光催化材料的研究越来越多,TiO2光催化材料的缺点也逐渐暴露出来。目前,科研人员主要采取掺杂或者复合的方式对TiO2进行改性来提高其对太阳光的利用率以及光催化性能。同时,人们在也探索一种新型的光催化材料来代替传统的TiO2光催化材料。其中,Bi基光催化材料不仅具有无毒、稳定的性质,并且还是一种禁带宽度窄、价带空穴氧化性高的可见光驱动的新型光催化材料,近年来受到了人们的广泛关注和研究。Bi2O3是最简单的Bi基光催化材料之一,不少学者对其进行了掺杂改性,让其光催化性能得到了不小的提升,但这些研究大多数都集中在晶态Bi2O3,而对非晶态的Bi2O3研究较少。同时,近期不少科研人员发现半金属Bi作为一种单质材料也具有光催化性能,并且对罗丹明B、亚甲基蓝等染料以及NO等污染气体具有一定的光催化效果。所以本文利用磁控溅射法分别制备了Bi薄膜和非晶态Bi2O3薄膜,通过优化工艺参数对薄膜的光催化性能进行了具体的研究。本文采用磁控溅射法成功制备了Bi薄膜,利用XPS、XRD、SEM、台阶仪、电化学法等方法对薄膜进行了表征,对薄膜表面的成分、物相进行了分析,XPS和XRD分析表明,制备的Bi薄膜表面有一层非晶态的氧化铋,同时利用电化学法研究了表面氧化层对其光电性能的影响。以10mg/L的甲基橙溶液的降解率为评判标准,在模拟可见光下Bi薄膜对甲基橙的降解率仅为2.6%,而在180W的氙灯照射60min后Bi薄膜对甲基橙溶液的有效降解率达到了78.85%。为了研究非晶态Bi2O3的光催化效果,本文使用磁控溅射法成功在石英玻璃上制备了非晶态Bi2O3薄膜,分别使用XPS、XRD、Uv-vis DRS、SEM等现代分析手段对薄膜进行了表征。XRD和XPS表明制备的薄膜为非晶态Bi2O3,通过SEM和台阶仪的分析,薄膜表面均匀平整,薄膜表面几乎无任何杂质和大颗粒,同样以10mg/L的甲基橙溶液的降解率为评判标准,在模拟可见光下照射240min后非晶态Bi2O3薄膜对甲基橙的有效降解率达到了极限值73.91%,而在180W的氙灯下照射60min后对甲基橙的有效降解率达到了94%,试验证明非晶态Bi2O3薄膜在可见光和氙灯下都具有良好的光催化性能,并且循环试验表明薄膜在连续使用4次对甲基橙的降解率都达到了90%以上,在连续使用7次后薄膜的光催化性能有明显的降低,并且随着反应副产物的累计,薄膜在连续使用11次后基本丧失光催化性能。