Al₂O₃以其价格低廉、稳定性好、结构易调而广泛作为载体应用于化工、材料等领域。本课题组前期实验表明,含有无定形成分的Al₂O₃表面具有丰富的缺陷位,从而导致Al-O配位不饱和,缩短了Al₂O₃本征的禁带宽度,进而对紫外光有一定的响应。但是单一的Al₂O₃光催化剂存在着对太阳光的利用率低、量子效率低等问题。为了促进Al₂O₃光生电子-空穴的分离及增加太阳光利用率,本文首先通过水热法合成具有光催化活性的无定形Al₂O₃,之后合成了一系列Al₂O₃基异质结纳米光催化剂,发现催化活性得到了显著提高;采用了XRD、SEM、TEM、BET、DRS、PL、ESR等手段对材料进行了表征,并研究了异质结材料的组成、结构、形貌、孔结构、比表面积等对催化活性的影响。首先,以Al（NO₃）₃·9H₂O为铝源,NaOH、氨水和尿素分别作为沉淀剂,通过水热合成方法制备了含有无定形组分的活性Al₂O₃。该方法制备的活性Al₂O₃具有丰富的表面缺陷以及较大的比表面积,可有效增加催化剂对光的利用率。以苯酚为模型污染物研究了该催化剂在模拟太阳光下的催化活性。结果表明,以NaOH作为沉淀剂制备的Al₂O₃具有最佳光催化效果,原因在于其具有最丰富的表面缺陷位,能够有效吸收紫外光,以及较高的电子空穴分离效率。此外,通过水热原位合成了Al₂O₃/g-C₃N₄异质结光催化剂,通过甲基橙的降解试验以及可见光产氢测试,探究其光催化性能。实验结果表明,Al₂O₃对g-C₃N₄具有结构调控作用,该作用使异质结具有较大的比表面积。通过与可见光响应半导体g-C₃N₄复合,使得异质结在可见光区具有明显的光吸收。发现水热合成的Al₂O₃的缺陷能级能够转移光生电子且位置足以产氢,因此率先将Al₂O₃/g-C₃N₄异质结光催化剂引入到产氢领域,复合后的光催化剂在可见光下的产氢效率明显高于单纯的g-C₃N₄。最后,利用无定形Al₂O₃能够转移光生载流子的特性及其原子排列无序的特点,通过分步沉淀法制备出g-C₃N₄/Al₂O₃/ZnO三元异质结光催化剂,提出了无定形材料的晶格匹配作用,通过降解亚甲基蓝去探究其光催化活性。实验结果表明:将无定形Al₂O₃引入到g-C₃N₄与ZnO之间,促进了二者的晶格匹配,同时无定形Al₂O₃做为光生电子的桥梁促进光生电子在三元间高效传递,形成了瀑布式电子转移机制并提高了活化氧物种的生成量,进而增强了可见光催化效果。