二氧化铋加工工艺的核心在于控制氧化过程和结晶形态。工业上通常采用硝酸铋水解沉淀法，将五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)溶于稀硝酸后，缓慢加入氢氧化钠溶液调节pH至碱性范围(8-10)，此时会生成白色氢氧化铋沉淀。需要特别注意的是反应温度需保持在60-80℃之间，这个温度区间有利于形成均匀的纳米级颗粒。
沉淀完成后的关键步骤是煅烧转化，将前驱体放入马弗炉中以5℃/min的升温速率加热至450-550℃，保温2-4小时使氢氧化铋完全转化为β相二氧化铋(Bi2O3)。在此过程中，煅烧温度直接影响产物晶型，当温度超过600℃时会开始出现α相转变。为获得高纯度产品，后续还需要进行湿法洗涤去除钠离子等杂质，采用去离子水反复冲洗至电导率小于50μS/cm。
对于特殊应用领域如光催化剂制备，往往会采用溶剂热法等更精细的合成工艺。将铋盐与表面活性剂如PVP(聚乙烯吡咯烷酮)在乙二醇溶剂中160℃反应12小时，可以得到单分散的纳米片结构。这种形貌调控工艺能显著增大比表面积(可达80-120m2/g)，使材料具备更优异的光响应特性。
在实际工业生产中，还需要考虑不同粒径产品的分级处理。通过调节沉淀时的搅拌速度(通常控制在300-800rpm)和添加分散剂如PEG(聚乙二醇)，可以获得从微米级到亚微米级的不同粒径分布。对于高端电子材料应用，往往要求D50粒径控制在0.5-2μm范围内，这就需要采用特殊的喷雾干燥工艺进行后续处理。
