自第二次工业革命以来,随着人类社会和经济的迅猛发展,环境污染和能源短缺已经成为威胁人类生存、影响社会进步的两大世界性的难题。太阳能凭借其储量丰富、清洁、无污染等特点,成为一种具有发展前景的新型可再生能源。光催化技术是一种能够有效利用太阳能的新技术,它被认为是一种解决未来能源短缺和环境污染问题最具潜力的解决方案之一。自1972年Fujishima在TiO2电极上光催化裂解水产生H2和O2以来,光催化技术受到了世界各国科学家的广泛关注。然而目前较低的光催化效率是制约其进一步发展和广泛应用的瓶颈,所以,设计和制备新型高效光催化剂,进一步提高光催化效率具有重要意义。在众多制约光催化效率的因素中,光生载流子的分离效率低是最主要因素之一。在半导体光催化剂上沉积金属助催化剂已被认为是一种促进光生载流子分离从而增强光催化活性的有效方法。目前,金属助催化剂的研究主要集中在贵金属材料上,缺乏对负载过程控制及机理的研究。因此,本论文主要从金属助催化剂对于促进载流子分离的作用角度出发,对光催化材料进行金属助催化剂表面修饰,探究金属纳米颗粒负载过程和作用机理,并对贵金属助催化剂的替代性材料进行探索与讨论。在第一章中,首先介绍了光催化技术的背景、原理、应用及研究现状,然后分析了光催化技术的限制因素,针对制约光催化技术发展应用的光响应范围窄和光量子效率低这两大难题,整理了制备高效光催化材料的常用方法,以Ag/TiO2复合材料和Pt/C3N4复合材料为重点着重分析了金属助催化剂增强复合材料的制备方法、作用机理及研究现状,最后介绍了本论文的选题意义和研究内容。在第二章中,我们对Agn+/TiO2复合材料的制备、表征及其光催化性能进行了研究。采用水热法合成高暴露(001)活性面的TiO2,并通过原位光沉积法将Ag簇负载在TiO2纳米片的(001)氧化面上。在高活性氧化面上的Ag簇中发生氧化,组装成为Agn+簇作为转移光生空穴的助催化剂。与纯Ti02相比,Agn+/TiO2复合材料具有更好的光催化还原CO2活性。在光催化反应过程中,Agn+簇中的Ag0可以捕获光生空穴并被氧化转化为Ag+,随后Ag+可以在可见光照射下再转变成Ag0,在水相中形成Ag0和Ag+的循环。测试结果显示,通过改变加工温度可以调节Agn+簇中Ag0和Ag+的比例,Ag0和Ag+的比例是影响Agn+/TiO2复合材料光催化效率的关键因素之一。在第三章中,我们对Pt/Bi/C3N4复合材料的制备、表征及光催化性能进行了研究。采取在g-C3N4上先负载金属Bi再负载金属Pt的方法,使金属Bi部分替代贵金属Pt作为助催化剂以提高碳氮化物的光催化产氢活性。实验结果证明,使用Pt和Bi共同负载,可以大幅度降低Pt用量(超过60%),并可进一步改善g-C3N4的光催化产氢活性。光催化活性的提高归因于双金属(Bi和Pt)的协同作用以及由于负载过程导致的金属Pt包覆金属Bi的核壳结构。一方面,金属Bi取代了一部分金属Pt聚集电子的作用,同时保证了氢离子的转换反应发生在金属Pt的表面,提高了金属Pt的利用率。另一方面,双金属的协同效应可以进一步提高了光生载流子的分离效率。在第四章中,我们首先对本论文的主要研究内容以及结论进行了一个简单的总结,然后,列举了本论文的主要创新点,最后分析并提出了本文的不足之处,并阐述了下一步的研究计划。总之,负载金属助催化剂的过程及负载位置的控制对改善光催化材料的催化活性有着特殊的影响;双金属的核壳结构是提高贵金属利用率的一种有效方法;双金属的协同作用有助于进一步改善光催化材料的光生载流子分离效率。