近年来，半导体光催化剂引起了广泛的研究兴趣。其中，半导体金属氧化物，特别是基于铋的金属氧化物，因其强大的电荷转移能力而受到特别关注。单斜晶系的铋钒酸盐（BiVO4）作为基于铋的光催化剂中的优秀材料而脱颖而出[1]。铋离子价带顶部的6s轨道与O 2p轨道的杂化或重叠促进了光生电子的迁移，从而增强了催化活性，尤其是在可见光下[2]。此外，BiVO4对可见光有强烈的响应，同时具有稳定的化学和光稳定性，并具有独特的电子结构[3]。因此，BiVO4在多个领域得到了广泛应用，包括光催化产氧[4]、[5]、[6]、污染物光降解[7]、[8]以及光催化消毒和杀菌[10]、[11]、[12]。然而，单一的BiVO4存在可见光-近红外光利用率低和载流子复合率高的问题，这阻碍了其在光催化领域的进一步发展。目前，已经提出了许多策略来解决这些问题并提高BiVO4的催化性能，包括构建表面缺陷[13]、[14]、[15]、金属离子掺杂[16]、[17]、[18]、贵金属沉积以及异质结构的开发[19]、[20]、[21]。
贵金属的修饰是一种有效的提高光催化性能的策略[22]。通过构建贵金属/半导体复合光催化剂并利用贵金属的LSPR效应，可以提高半导体在可见光-近红外区域的利用率[23]。此外，还会产生局部增强的电磁场，增加电子/空穴生成的概率[24]。贵金属与半导体之间形成肖特基结，改变了半导体内的载流子转移路径，促进了更高效的载流子分离[25]。最近，Ag[26]、Au[27]和Pt[28]等贵金属纳米颗粒被广泛用于增强光催化剂的光谱吸收和光催化活性。Li等人开发了一种等离子体Z型结构的Pt-Au/BiVO4光催化剂。Au纳米颗粒被特异性沉积在BiVO4的（010）表面上，而Pt纳米颗粒则选择性地附着在Au表面上。研究结果表明，Pt-Au/BiVO4催化剂的光催化性能明显优于纯BiVO4和Au/BiVO4[29]。Shigeru等人使用纯BiVO4和负载Ag的BiVO4光催化剂对九种多环芳烃（PAHs）进行了光氧化降解。结果表明，负载Ag的BiVO4提高了所有测试PAHs的降解速率[30]。尽管贵金属具有优异的性能，但其高昂的成本仍然是一个主要缺点。因此，探索具有类似贵金属特性的非贵金属作为替代品可以降低原材料成本，同时提高光催化性能。
作为直接等离子体光催化剂，非贵金属铋（Bi）由于其LSPR特性而表现出稳定的光催化性能，这些特性与许多贵金属纳米颗粒相似[31]、[32]。当零维Bi纳米颗粒沉积在其他半导体光催化剂上时，可以在Bi/半导体界面形成肖特基势垒，从而增强界面电荷转移，并作为电子陷阱促进光生载流子的分离[33]。最近的研究表明，沉积在各种半导体光催化剂（包括TiO2[34]、[35]、CdS[36]、[37]、BiOCl[38]、[39]和Bi2WO6[40]、[41]）上的Bi纳米颗粒在污染物光降解和水分解氢光催化方面表现出高活性。因此，构建Bi/BiVO4异质结系统可能是提高BiVO4光催化性能的理想方法。此外，与其他系统不同，BiVO4本身是一种基于铋的化合物，在制备Bi/BiVO4催化剂系统过程中可以直接还原为Bi纳米颗粒，从而无需重新引入Bi源[42]。因此，通过BiVO4对Bi的原位还原形成了Bi/BiVO4复合异质结光催化剂，改变了BiVO4中的载流子转移路径并提高了光催化性能。
在本研究中，通过水热法和化学还原法合成了一系列Bi/BiVO4光催化剂。样品的表征包括对其微观结构、晶体结构、化学组成、价态、比表面积和孔径分布的分析。这些分析采用了X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、Brunauer-Emmett-Teller分析和X射线光电子能谱等技术。通过紫外-可见光漫反射光谱研究了复合材料吸收可见光的能力。此外，还通过瞬态光电流测量和电化学阻抗谱评估了复合材料的电荷分离效率和光生载流子的迁移情况。通过测量暴露于可见光时的产氧量来评估光催化性能。最终，基于实验结果和理论分析提出了一个可行的光催化载流子转移机制。
