磷酸铋（BiPO₄）凭借独特的晶体结构、电子能带结构及优异的光生载流子分离效率，在光催化领域展现出显著优势，尤其在紫外光驱动的催化反应中表现突出，其应用场景已从传统的污染物降解拓展至能源转化、水质净化等多个方向，具体应用如下：

一、有机污染物降解（核心应用方向）

1. 液相有机污染物降解（水处理）

• 染料类污染物：如甲基橙（MO）、罗丹明 B（RhB）、亚甲基蓝（MB）等偶氮 / 蒽醌类染料。研究表明，在紫外光（λ<380 nm）照射下，纯相 BiPO₄对甲基橙的降解率可在 30 分钟内达到 95% 以上，且降解过程符合一级动力学模型，速率常数显著高于传统光催化剂（如 TiO₂-P25）。

• 内分泌干扰物（EEDs）：如双酚 A（BPA）、邻苯二甲酸酯（PAEs）、雌激素类物质等。这类物质具有 “低浓度高毒性” 特点，BiPO₄的强氧化性可破坏其分子结构中的酯键、苯环等，最终将其分解为 CO₂、H₂O 及小分子无机物，避免二次污染。

• 农药残留：如有机磷农药（敌敌畏、乐果）、拟除虫菊酯类农药（氯氰菊酯）等。BiPO₄可通过光生空穴氧化农药分子中的磷氧键、醚键，降低其毒性并促进矿化，适用于农业废水或受污染地表水的净化。

2. 气相有机污染物降解（空气净化）

• 低浓度 VOCs：如甲醛、甲苯、二甲苯、乙醛等。在紫外光照射下，BiPO₄可将甲醛氧化为 CO₂和 H₂O，将甲苯分解为苯甲酸、CO₂等，适用于室内空气净化（如光催化空气净化器滤芯）或工业废气预处理（如喷漆车间、印刷车间废气）。

• 恶臭气体：如硫化氢（H₂S）、氨（NH₃）、甲硫醇等。BiPO₄可通过光催化氧化将其转化为无害的 SO₄²⁻、N₂或 NO₃⁻，降低异味污染。

二、光催化产氢 / 产氧（能源转化方向）

1. 光催化产氧（水氧化）

• 构建异质结：与窄禁带半导体（如 g-C₃N₄、BiVO₄）复合，形成 Type-II 型异质结，促进光生载流子分离。例如，BiPO₄/g-C₃N₄异质结在可见光照射下，产氧速率可达纯 BiPO₄的 5-8 倍。

• 贵金属沉积：在 BiPO₄表面沉积 Au、Ag 等贵金属纳米颗粒，通过表面等离激元共振（SPR）效应增强可见光吸收，同时抑制载流子复合，提升产氧效率。

2. 光催化产氢（水还原）

• 非金属掺杂：引入 N、S 等非金属元素，可使 BiPO₄的导带底电位负移至 - 0.6 V 以下，同时拓展可见光响应；

• 复合助催化剂：与 Pt、Ni (OH)₂等助催化剂复合，降低氢析出反应（HER）的活化能，提升产氢速率。例如，Pt/BiPO₄-N 异质结在模拟太阳光下的产氢速率可达 120 μmol・g⁻¹・h⁻¹。

三、光催化杀菌（环境消毒方向）

• 水体消毒：针对饮用水或再生水中的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌等致病菌，BiPO₄光催化体系可在 1-2 小时内实现 99.9% 以上的杀菌率，且无余氯残留（优于传统氯消毒）；

• 表面消毒：将 BiPO₄负载于玻璃、陶瓷、无纺布等载体上，制成光催化抗菌材料，可用于医院墙面、医疗器械表面、食品包装等场景的消毒，减少交叉感染风险。

四、光催化选择性氧化（精细化工方向）

• 醇类选择性氧化：如将苯甲醇氧化为苯甲醛（选择性 > 90%），乙醇氧化为乙醛，避免深度氧化为羧酸；

• 烯烃环氧化：如将乙烯、丙烯氧化为对应的环氧化物（环氧乙烷、环氧丙烷），产物纯度高，副反应少；

• 芳香族化合物羟基化：如将苯羟基化为苯酚，甲苯羟基化为对甲酚，为酚类化学品的绿色合成提供新路径。

五、BiPO₄光催化性能的改性策略（拓展应用的关键）

1. 异质结构建：与 TiO₂、g-C₃N₄、Bi₂WO₆等半导体复合，促进载流子分离并拓展可见光响应；

2. 离子掺杂：引入金属离子（如 La³⁺、Eu³⁺）或非金属离子（如 N、F），调节能带结构，增强光吸收；

3. 形貌调控：通过水热法、溶胶 - 凝胶法制备纳米片、纳米线、中空球等特殊形貌，增大比表面积，提升污染物吸附与催化活性；

4. 负载与固定化：将 BiPO₄负载于活性炭、石墨烯、陶瓷载体上，解决催化剂易团聚、难回收的问题，便于工业化应用。

总结