随着传统煤、石油、天然气等化石能源的使用,环境污染日趋严重,开发新型清洁能源代替化石能源已然成为目前世界科研者研究的重点。氢能源由于具有绿色环保无污染、高效清洁以及可再生性等特点,被称为21世纪最具有潜力的新型清洁能源之一。目前制备氢能源的方法主要有对化石能源进行重组、电解水制氢以及光催化制氢三种方法。然而化石能源重组非但不能缓解对化石能源的依赖,同时仍然会产生环境污染:电解水制氢虽然是从水中制备氢能源,但是需要消耗电能,成本高;光解水制氢是通过半导体利用太阳能制备氢能源,是最为环保的方法。要想获得理想的光催化制氢效率,有效提升能够吸收范围宽的太阳光光谱、光生电子和空穴易于迁移分离以及具有强的氧化还原性以驱动水的裂解是理想半导体应具备的条件。经过多年的研究,光解水制氢已经取得了一系列的成果,但是光解水的效率依然不高,仍然达不到商业化的要求。因此通过对半导体进行改性,例如半导体结构形貌进行调控以增加光催化反应的比表面积、半导体复合、助催化剂修饰以及贵金属沉积等以实现光生电子和空穴的有效分离,对提高半导体光催化性能有着非常重要的研究意义。本文致力于设计金属磷化物作为助催化剂、贵金属沉积以及半导体形貌调控来提升半导体光催化性能的研究。通过模板法、水热法、旋涂法等来构筑一系列形貌新颖、光催化性能优异的复合纳米材料。主要包括以下三个内容:(1)利用旋涂法与模板法成功合成碗状结构的TiO2,然后利用蒸镀法在TiO2碗状结构上沉积Au纳米颗粒,实验表明经过Au纳米颗粒修饰后的TiO2碗状结构的光电性能得到提升。(2)在TiO2碗状结构的基础上利用水热法成功合成纳米阵列与蛋白石反结构兼具的TiO2,利用旋涂法将Ni2P量子点与TiO2纳米阵列蛋白石反结构进行复合,形成复合催化剂。成功将其应用于光阳极中裂解水,在光电化学制氢中表现出优异的催化性能,在0.6 vs RHE恒定偏压和和碱性条件下其光电流密度高达1.95 mA·cm-2,我们对其机理进行了详细的探讨。(3)采用三聚氰胺为原料通过煅烧形成Bulk g-C3N4,再通过水热法对Bulk g-C3N4进行剥离后形成g-C3N4纳米片,最后利用在位生长法在g-C3N4纳米片上生长Co2P量子点,成功将复合催化剂应用于光解水制氢中,并呈现出优异的制氢性能,其产氢量高达4850 μmol·g-1·h-1。综上,通过对半导体材料形貌结构的调整、用贵金属沉积、助催化剂修饰半导体以及半导体复合等方法对半导体进行改性,从而拓宽半导体的光吸收范围、有效实现光生电子和空穴的迁移、分离以及传输,使光生载流子充分发挥其氧化还原性。为光催化制氢实现商业化提供新的视角与思路。