二氧化鉍加工工藝的核心在于控制氧化過程和結晶形態。工業上通常采用硝酸鉍水解沉淀法，將五水硝酸鉍(Bi(NO3)3·5H2O)溶于稀硝酸后，緩慢加入氫氧化鈉溶液調節pH至堿性范圍(8-10)，此時會生成白色氫氧化鉍沉淀。需要特別注意的是反應溫度需保持在60-80℃之間，這個溫度區間有利于形成均勻的納米級顆粒。

沉淀完成后的關鍵步驟是煅燒轉化，將前驅體放入馬弗爐中以5℃/min的升溫速率加熱至450-550℃，保溫2-4小時使氫氧化鉍完全轉化為β相二氧化鉍(Bi2O3)。在此過程中，煅燒溫度直接影響產物晶型，當溫度超過600℃時會開始出現α相轉變。為獲得高純度產品，后續還需要進行濕法洗滌去除鈉離子等雜質，采用去離子水反復沖洗至電導率小于50μS/cm。

對于特殊應用領域如光催化劑制備，往往會采用溶劑熱法等更精細的合成工藝。將鉍鹽與表面活性劑如PVP(聚乙烯吡咯烷酮)在乙二醇溶劑中160℃反應12小時，可以得到單分散的納米片結構。這種形貌調控工藝能顯著增大比表面積(可達80-120m2/g)，使材料具備更優異的光響應特性。

在實際工業生產中，還需要考慮不同粒徑產品的分級處理。通過調節沉淀時的攪拌速度(通常控制在300-800rpm)和添加分散劑如PEG(聚乙二醇)，可以獲得從微米級到亞微米級的不同粒徑分布。對于高端電子材料應用，往往要求D50粒徑控制在0.5-2μm范圍內，這就需要采用特殊的噴霧干燥工藝進行后續處理。