Bi₂WO₆（钨酸铋）是一种具有独特结构和优异光催化性能的半导体材料，近年来在环境治理、能源转换和化学反应等领域得到了广泛关注。
本文将从Bi₂WO₆的合成方法、结构特性、光催化性能、改性策略及其应用前景等方面进行详细阐述。
Bi₂WO₆的合成方法主要包括水热法、固相法、溶胶–凝胶法、微乳液法和超声合成法等。其中，水热法因其操作简便、产物纯度高、形貌可控等优点，被广泛应用于Bi₂WO₆的制备。例如，刘瑛等人通过水热法在180℃、pH=2条件下合成Bi₂WO₆，获得了具有较高紫外光催化性能的样品。
此外，溶剂热法也被用于制备具有纳米片结构的Bi₂WO₆，其在可见光下的催化性能优于传统方法。通过调节反应条件（如温度、pH值、反应时间等），可以控制Bi₂WO₆的形貌和晶体结构，从而优化其光催化性能。
Bi₂WO₆是一种典型的Aurivillius型氧化物，具有正交晶系结构，由[Bi₂O₃]³⁺层与共顶的[WO₄]²⁻层连接而成。这种层状结构为Bi₂WO₆提供了较大的比表面积，有利于吸附和反应。此外，独特的三明治结构在层之间诱导了内置电场，有利于分离光生空穴和电子。
Bi₂WO₆的能带隙通常在2.6到2.9 eV之间，使其成为可见光敏感的光催化剂。缺陷，如氧空位，通常存在于Bi₂WO₆光催化剂中，可以作为催化反应的活性位点。Bi₂WO₆的结晶度和暴露的晶体面对其光催化性能也有重大影响。各种晶体面可能具有不同的反应性和表面特性，影响目标分子的吸附和反应动力学。
Bi₂WO₆的光催化性能主要体现在其对有机污染物的降解能力上。例如，刘瑛等人通过水热法合成的Bi₂WO₆在pH=2、180℃、24h条件下，表现出最佳的紫外光催化性能，反应速率常数为0.03688/min。
此外，Bi₂WO₆在可见光下的催化性能也得到了显著提升。例如，郑晶静等人通过高温固化–水热法合成了无定形碳/g-C₃N₄/Bi₂WO₆三元Z型异质结复合光催化材料，其在可见光下对四环素（TC）的降解效率显著高于纯g-C₃N₄和Bi₂WO₆，且当C/C₃N₄与Bi₂WO₆的质量比为1.0:0.7时，复合催化材料表现出最佳的光催化性能，最大降解效率达到97.1%。
Bi₂WO₆在可见光下的催化性能还受到其掺杂元素的影响。例如，张相辉等人通过水热法掺杂La元素，制备了La掺杂Bi₂WO₆纳米材料，其在可见光下对亚甲基蓝（MB）的降解率达到91%。此外，Ce和F共掺杂的Bi₂WO₆在可见光下对RhB的降解效率也显著提高。
为了进一步提高Bi₂WO₆的光催化性能，研究者们提出了多种改性策略。例如，通过引入石墨烯、碳量子点、金属纳米粒子等材料，可以增强Bi₂WO₆的光催化活性。例如，Gao等人通过原位水热法制备了石墨烯负载的Bi₂WO₆复合材料（G-Bi₂WO₆），其在可见光下对罗丹明B（RhB）的降解效率为纯Bi₂WO₆的3倍。
此外，Ag/Bi₂WO₆复合材料在可见光下对甲基橙（MO）的降解效率也显著提高，当Ag掺杂量为1%时，降解率达到91.4%。通过构建Z型异质结，如Bi₂Fe₄O₉/Bi₂WO₆异质结，可以有效抑制光生载流子的复合，提高光催化效率。此外，通过引入卤素元素（如Cl、Br、I）形成BiOX/Bi₂WO₆异质结，也可以显著提高Bi₂WO₆的光催化性能。
Bi₂WO₆因其优异的光催化性能，在环境治理、能源转换和化学反应等领域具有广阔的应用前景。例如，Bi₂WO₆在可见光下对四环素、罗丹明B、邻氯苯酚等有机污染物的降解效率较高。此外，Bi₂WO₆在光催化还原U(VI)、NO氧化去除、CO₂还原等反应中也表现出良好的性能。
通过引入其他材料（如石墨烯、碳量子点、金属纳米粒子等），可以进一步提高Bi₂WO₆的光催化性能，拓展其应用范围。例如，Bi₂WO₆/g-C₃N₄异质结在可见光下对RhB的降解效率显著提高。此外，Bi₂WO₆在光压电催化中也表现出优异的性能，通过结合可见光照射和超声振动，可以显著增强其催化活性。
Bi₂WO₆的光催化性能在多次循环使用后仍保持良好。例如，刘瑛等人通过水热法合成的Bi₂WO₆在4次循环实验后，其催化性能未有明显衰减。此外，Bi₂WO₆/Bi复合材料在5次循环使用后仍表现出良好的催化性能。这表明Bi₂WO₆具有良好的稳定性和可重复使用性，适合用于实际应用。
尽管Bi₂WO₆在光催化领域表现出优异的性能，但仍存在一些挑战。例如，Bi₂WO₆的光生载流子复合速率较高，限制了其光催化效率的进一步提升。此外，Bi₂WO₆的能带隙限制了其对可见光的吸收范围，需要进一步优化其能带结构。
未来的研究方向可能包括：利用机器学习优化Bi₂WO₆的结构、精确调控原子掺杂位点、发展原位表征技术分析界面电荷动力学、引入中间介质实现均相氧化还原反应以及将Bi₂WO₆与电催化、超声催化和热催化等方法结合以提高其处理效果。
Bi₂WO₆作为一种新型的可见光催化材料，因其独特的结构和优异的光催化性能，在环境治理、能源转换和化学反应等领域具有广阔的应用前景。通过优化合成条件、引入改性策略和构建异质结，可以进一步提高Bi₂WO₆的光催化性能。未来的研究应聚焦于解决其存在的问题，推动其在实际应用中的发展。