采用固相法制备了Bi2O3掺杂的Ba0.85Ca0.15(Zr0.1Ti0.88Mn0.02)O3压电陶瓷，研究了体系的微观结构，以及Bi2O3掺杂量对体系压电性能的影响；将体系最优性能的样品装配成微型气泵，并与日本村田的MZB1001T02微型泵进行了性能对比。研究表明，Bi2O3掺杂Ba0.85Ca0.15(Zr0.1Ti0.88Mn0.02)O3的无铅压电陶瓷呈单一的钙钛矿结构，少量的Bi2O3掺杂使体系保持了三方-四方相共存的特性。当掺杂量(质量分数)为0.05%时，样品晶粒分布均匀，介电和压电性能最优，即εT33=5 289、kp=0.46、d33=377 pC/N、tan δ=0.72%、Tc=80 ℃，样品具有典型的介电弛豫特性。将上述样品装配在微型气泵中，在输入频率(25±2) kHz、输入电压15 V条件下，测得微型气泵的气压略低于日本村田的微型泵。在某些对气压要求不高的领域，样品能够满足使用要求。

采用高温熔融法制备了R2O-Bi2O3-B2O3-SiO2系无铅低熔点玻璃，并将其应用于汽车玻璃油墨，重点研究了组成对玻璃结构、热学性能和耐酸性能的影响规律。结果表明，随着Bi2O3/B2O3和Bi2O3/SiO2的增加，［BO3］和［BiO3］三角体结构单元数量逐渐减少，［SiO4］和［BO4］四面体结构单元数量逐渐增多，玻璃的网络结构增强。当碱金属氧化物总量为15%(摩尔分数)时，双碱玻璃的热膨胀系数α25~320 ℃、转变温度Tg和软化温度Tf比单碱玻璃的小，耐酸质量损失率Dr更低。当n(Li2O)∶n(Na2O)=1∶1时，双碱玻璃的α25~320 ℃为9.35×10-6 ℃-1，Tg值降低至439.8 ℃，Tf值为481.7 ℃，Dr值为0.006 70 g/cm2。将其应用于汽车玻璃油墨，烧结后的油墨具有良好的附着力、黑度、遮盖率和光泽度。

基于第一性原理的方法研究了本征α-Bi2O3、La掺杂、氧空位掺杂和共掺杂体系的电子结构与光学性质，以期获得性能比较优异的α-Bi2O3光催化材料。研究结果表明：掺杂后，体系结构变形较小，其中氧空位（VO）掺杂和La-VO共掺杂体系的禁带宽度价带和导带同时下移且在禁带中引入杂质能级，说明掺杂可以减小电子从价带激发到导带所需能量，有利于电子的跃迁。特别是相对于氧空位单掺杂，La-VO共掺杂使杂质能级向导带底靠近，这个倾向可能使该复合缺陷成为光生电子捕获中心的概率大于成为光生电子-空穴对复合中心的概率；同时，La-VO共掺杂导致导带底附近的能带弯曲的曲率增大即色散关系增强，从而降低了电子的有效质量，加速电子的运动，因此，La-VO共掺杂能大幅改善光生电子-空穴对的有效分离。另一方面La-VO共掺杂在显著扩展可见光吸收范围的同时，还极大地增强了可见光吸收强度。因此，La-VO共掺杂有效改善了α-Bi2O3的光催化活性。本研究为利用稀土离子掺杂改善其他光催化材料的性能提供了一个新的思路。

三氧化二铋(Bi2O3)是氧离子导电体，为了获得它的原子热振动各向同性温度因子，对该粉末晶体进行X射线衍射实验，建立了晶体结构模型，利用Rietveld 精修方法的RIETAN-2000 程序对所得实验结果进行了晶体结构精修，通过最大熵方法(MEM)解析得到了粉末晶体的等高电子密度分布三维(3D) 和二维(2D)可视化图谱。结果表明，各原子Bi(1)、Bi(2)、O(1)、O(2)和O(3)的原子热振动各向同性温度因子分别为0.004 938 nm2、0.004 174 nm2、0.007 344 nm2、0.007 462 nm2、和0.007 857 nm2，等高电子密度分布的可视化，进一步验证了晶体结构模型和原子位置的准确性，这些参数对研究晶体材料的热性质具有一定参考意义。

采用第一性原理杂化泛函HSE06方法对Fe掺杂α-Bi2O3的电子结构和光学性质进行了计算研究。结果表明，Fe掺杂α-Bi2O3体系有较小的结构变形，本征α-Bi2O3的禁带宽度为2.69 eV，Fe掺杂使α-Bi2O3的禁带宽度减小(约为2.34 eV)。对其光学性质研究得出Fe掺杂扩展了α-Bi2O3对可见光的吸收范围，即发生了红移，从而为Fe掺杂α-Bi2O3在光催化领域中的应用提供了理论依据。

多铁性材料BiFeO3(BFO)由于具有潜在的磁电耦合效应而备受关注, 但纯相陶瓷的制备始终是一个难点, 部分原因在于对其反应烧结相变规律的认识尚不充分。 高温原位拉曼光谱技术(HT-Raman)是表征复杂的固体相变及反应的有力手段。 首次利用HT-Raman, 研究了不同配比(1∶1, 1.03∶1和1.05∶1)的Bi2O3-Fe2O3在不同升降温速率(10和100 ℃·min-1)下的反应烧结相变过程, 以及降温时反应产物的收缩效应。 结果表明: Bi2O3-Fe2O3反应烧结生成BiFeO3的过程中, 会产生中间过渡相Bi2Fe4O9和Bi25FeO39∶Bi2O3-Fe2O3配比为1.03∶1、 升降温速率较快时, 产物中杂相含量最少, 可见Bi过量及较快的升降温速率能有效抑制杂相的生成。 降温过程中, 发现BFO的A1-1峰位随着温度降低发生蓝移, 且二者呈良好的线性关系, 这说明降温过程中BFO仅因温度变化产生晶格收缩, 并没有结构相变。 此外, 还利用二维X射线衍射(2D-XRD)及背散射电子衍射(EBSD), 表征了烧结产物的相组成及形貌。 XRD结果也显示Bi过量时杂相含量较少, 与拉曼结果一致。 结合2D-XRD和EBSD的结果可知, Bi过量时烧结产物晶粒尺寸较大且均一, 可见快速升降温有利于晶粒的成核与生长。 研究结果可帮助进一步认清反应烧结规律, 并指导纯相BiFeO3基陶瓷的制备。

本文首次应用拉曼光谱技术对β-Bi2O3进行了温度范围为78~300 K的拉曼光谱研究,在220 K左右,观察到A1(1),A1(2),A1(3),B1几个振动模的半峰宽明显展宽和绝对强度急剧降低的现象.重点讨论了氧离子相关的几个拉曼振动模,指出这种半峰宽展宽的现象是β-Bi2O3内氧离子晶格无序化造成的.借助于理论模型,对氧离子晶格的势能环境进行了理论分析,用半峰宽数据拟合出β-Bi2O3中氧离子无序激活能为0.2 eV.

采用水热法结合H2SO4浸泡处理成功合成了SO2-4/Bi2O3可见光催化材料, 并采用XRD、TGDTA和UVVis等对合成产物的物相结构、热化学性能、光吸收性能以及可见光催化性能进行了研究, 对H2SO4浸泡工艺条件对产物的可见光催化性能的影响进行了探讨。研究表明, 水热合成产物为αBi2O3、Bi2O4和Bi2O2CO3的混合物, 其中αBi2O3为主要成分；H2SO4浸泡处理并未改变产物的物相结构, 但经H2SO4浸泡处理后产物的光催化性能得到了显著的提高, 并且H2SO4浸泡工艺条件对产物的光催化活性有着重要的影响。在实验范围内, 在浓度为0.5mol·L-1的H2SO4溶液中浸泡75min, 再经700℃热处理4h可制备出具有较佳光催化活性的产物, 经75min可见光的照射后对甲基橙溶液的光催化脱色率可达93.1%。

采用水热-焙烧法制备了Ce掺杂的可见光响应的Bi2O3光催化剂(Ce-Bi2O3)。利用 XRD、FT-IR、XPS和 UV-Vis对不同Ce-Bi2O3样品进行了表征分析, 并以光催化降解金橙Ⅱ溶液为探针反应, 考察了Ce-Bi2O3的可见光催化性能。结果表明, Ce掺杂可以减小催化剂的禁带宽度, 使光谱响应范围向可见光拓展。掺杂的Ce可取代Bi2O3晶格中部分Bi, 形成Bi—O—Ce键, 并生成了少量铈铋复合氧化物(Bi7.38Ce0.62O12.31), 它们的存在有效地抑制了光生电子-空穴对的复合, 有助于提高Bi2O3的可见光催化活性。但焙烧时间过长将导致Ce-Bi2O3催化剂的表面发生烧结现象, 致使其催化活性降低。可见光照射下的金橙Ⅱ光催化降解实验表明, 经2 h焙烧后得到的Ce/Bi的量比为0.5 的Ce-Bi2O3催化剂具有最佳的光催化活性。

采用熔融法制备了Tb3+掺杂的Bi2O3-B2O3系统玻璃, 使用激发、发射及拉曼光谱分析了光学碱度与玻璃结构及发光性能的关系, 同时绘制了Tb3+、Bi3+和Bi2+的能级图。研究结果表明: Tb3+掺杂的Bi2O3-B2O3玻璃由［BO3］、［BiO3］、［BO4］及［BiO6］共同组成, 且随着光学碱度由0.63增加到0.93, 玻璃的结构逐渐疏松。高的光学碱度使部分Bi3+变为Bi2+, 发出571 nm(2P3/2(2)→2P1/2)的光, Bi3+→Tb3+的能量降低。在光学碱度及Tb3+、Bi3+和Bi2+离子的共同作用下, 随着光学碱度的提高, 玻璃的发光颜色由黄绿色变为白色。