Bi?WO?是典型的Aurivillius層狀結構氧化物，其光催化活性與在可見光照射下獨特的光生載流子動力學過程存在關聯。當入射光子的能量達到或者超過它的禁頻寬度（ ，通常大概在2.7 - 2.8 eV這個範圍）的時候，Bi?WO?價帶（VB）當中的電子會被激發並且躍遷到導帶（CB），與此同時會在價帶留下空穴，進而形成光生電子 - 空穴對。這一過程是符合愛因斯坦光電效應方程的，方程為 ，這裡面 是普朗克常數， 表示的是入射光頻率， 和 分別指的是導帶底和價帶頂的能級位置。在理想的狀況下，這些載流子應當分離並且遷移到材料表面去參與氧化還原反應。然而在實際傳輸的時候，載流子的複合（包含體相複合和表面複合）成了限制量子效率的主要瓶頸。Bi?WO?的價帶主要是由O 2p軌道和少量的Bi 6s軌道雜化形成的，具有較高的氧化電位；導帶主要是由W 5d軌道構成的，這就決定了它的還原能力。這樣的能帶結構使得它具備可見光響應能力，但是較寬的帶隙以及較快的載流子複合速率，限制了它的光吸收範圍和電荷利用效率。
要提升載流子傳輸效率，對Bi?WO?進行能帶調控是非常關鍵的。元素摻雜是一種經常會用到的方法，例如加入貴金屬離子（像Ag?）或者非金屬離子（例如N3?），能夠在半導體禁帶裡面引入雜質能級，這些能級可以當作電子捕獲阱，能夠有效地減少電子 - 空穴的複合。缺陷工程，特別是透過控制合成條件來產生氧空位，不僅能夠作為活性位點，而且還能夠在導帶下方形成淺施主能級，從而促進電子快速遷移。能帶雜化比如構建異質結，利用內建電場驅動載流子在不同半導體之間定向移動，是實現高效空間分離的一種有效辦法。就以Bi?WO?/g - C?N? Z型異質結作為例子，g - C?N?導帶上的電子會和Bi?WO?價帶上的空穴複合，同時會保留Bi?WO?導帶電子的強還原性以及g - C?N?價帶空穴的強氧化性【7】。
表2 Bi?WO?基光催化材料常見改性策略對光生載流子傳輸及能帶結構的調控作用
改性策略
典型材料體系
載流子傳輸機理調控效果
能帶結構調控變化
效能提升表現
金屬離子摻雜
Fe3?-Bi?WO?、La3?-Bi?WO?
引入摻雜能級作為捕獲中心，抑制電子-空穴複合；摻雜離子作為中間媒介促進電荷轉移
窄化帶隙（如Fe3?摻雜使帶隙從2.7eV降至2.5eV）；導帶/價帶位置微調（部分摻雜使價帶正移增強氧化能力）
可見光降解RhB效率提升30%-60%；產氫速率提高2-4倍
非金屬元素摻雜
N-Bi?WO?、S-Bi?WO?
摻雜原子取代O位點形成缺陷能級，拓寬可見光響應範圍；缺陷位點捕獲載流子減少複合
帶隙窄化（N摻雜帶隙約2.4eV）；價帶頂上移（非金屬摻雜引入的雜質能級與價帶耦合）
可見光吸收邊紅移至520n上；降解四環素效率提升50%-80%
半導體複合
Bi?WO?/g-C?N?、Bi?WO?/TiO?
構建異質結（如Ⅱ型、Z型）促進介面電荷分離；形成內建電場驅動載流子定向遷移
Ⅱ型異質結使Bi?WO?導帶電子轉移至g-C?N?導帶，價帶空穴保留；Z型異質結保留強氧化/還原能力的載流子
載流子分離效率提升40%-70%；模擬太陽光下產氫速率達150-300μl·g?1·h?1；降解酚類汙染物礦化率提高至85%以上
貴金屬沉積
Au/Bi?WO?、Ag/Bi?WO?
貴金屬奈米顆粒作為電子捕獲中心（表面等離子體共振SPR效應）；SPR效應增強可見光吸收併產生熱電子
SPR效應拓寬可見光響應；貴金屬費米能級低於Bi?WO?導帶，捕獲導帶電子
可見光降解效率提升2-5倍；產氫速率提高3-6倍；光電流密度增強3-5倍
