چکيده
مصرف روزافزون سوخت‌هاي فسيلي منجر به بحران شديد آلودگي محيط‌زيست مي گردد كه از بزرگ‌ترين مسائل بزرگ جهان معاصر است. از فرآيندهاي پيشرفته موجود˓ فرآيند فتوكاتاليستي با استفاده از نيمه‌هادي‌ها كه از احيا انرژي خورشيدي بهره مي‌برند˓ به عنوان يكي از رويكردهاي اميدواركننده براي فائق آمدن بر مسائل محيط‌زيست و انرژي در نظر گرفته مي‌شود.
تا به امروز نيمه‌هادي‌هاي مختلفي˓ به عنوان مثال TiO2و ZnO براي تخريب فتوكاتاليستي آلاينده‌هاي آلي مورد مطالعه قرارگرفته‌اند. با اين وجود استفاده از فتوكاتاليست هاي ذكرشده عملاً به دليل برخي از موانع فني محدودشده‌اند. اول و مهم‌تر از همه˓ ساختار باندگپ بزرگشان نشان داد كه فقط مؤلفه‌ي UV در طيف خورشيدي جذب مي‌شود. ثانياً˓ بازتركيب سريع الكترون و حفره موجب كاهش بارهاي حامل جذب‌شده در سطح كاتاليزور براي واكنش‌هاي احيا مي‌شود.
فريت بيسموت (BiFeO3) يك خانواده بسيار مهم از مواد غير آلي (معدني) است كه به دليل استفاده بالقوه در حسگرها˓ حافظه‌هاي ديجيتال و ديود فرو الكتريك توجه زيادي را به خود جلب كرده است. اين ماده به علت باندگپ باريك و ثبات شيميايي عالي‌شان جهت تخريب آلاينده‌هاي آلي استفاده مي‌گردد.
با وجود اين يافته‌ها˓ فتوكاتاليست فريت بيسموت تحت تابش نور مرئي˓ نياز به يك دوره تابش طولاني براي تخريب آلاينده‌هاي آلي دارد. به عنوان مثال نانو ذرات فريت بيسموت تحت تابش نور مرئي راندمان فتوتخريب% 86 را براي MB در مدت زمان min 240 نشان مي‌دهند.
مهم‌تر از اين˓ بازده فتوكاتاليستي فريت بيسموت به علت وجود سطح پايين نوار رسانش (CB) در مقايسه با پتانسيل احياي اكسيژن و سطح ويژه كوچكشان براي واكنش‌هاي كاتاليزوري˓ محدود شده است. همچنين هدايت ضعيف فريت بيسموت و نرخ زياد بازتركيب بارهاي آن از عوامل محدودكننده براي كاربردهاي عملي اين فتوكاتاليست است. بنابراين نياز است كه مطالعاتي جهت اصلاح عملكرد فتوكاتاليست¬هاي فريت بيسموت˓ براي كاربردهاي عملي صورت گيرد. در اين پژوهش ابتدا خواص فيزيكي و شيميايي˓ ساختارهاي كريستالي و باندگپ فريت بيسموت شرح داده شد. سپس روش‌هاي مختلف سنتز فريت بيسموت بيان گرديد. همچنين فرآيند فتوكاتاليستي و سازوكار فريت بيسموت براي تخريب آلاينده‌هاي آلي˓ به طور كامل بيان شد تا تصوير واضحي از عملكرد استثنائي فريت بيسموت ارائه گردد. علاوه بر اين˓ روش‌هاي بهبود عملكرد فتوكاتاليستي فريت بيسموت از جمله تنظيم ويژگي‌هاي مورفولوژي و خواص فيزيكي˓ دوپينگ يون‌هاي فلزي و غيرفلزي˓ تركيب سطح با مواد كربني˓ ايجاد تهي¬جاهاي سطحي اكسيژن و روش كامپوزيت كردن مورد بررسي قرار گرفتند.
