氢能作为一种清洁可再生能源,一直是环境领域的研究热点。利用半导体光催化分解水制氢是解决全球能源和环境问题的一个有前景的策略。然而,许多催化剂材料都存在带隙大和电子-空穴复合率高等缺点限制了产氢活性,因此我们需要提高半导体材料的光生电子和空穴的分离效率。本文的主要内容:对催化剂的改性以及对产氢条件的优化。对形貌、表面元素化学态,光学性能,物理性质及电子和空穴的分离情况进行了研究。最后探索了产氢过程中电子转移机制,主要工作如下:1.染料敏化基于硫钴化合物体系的光催化分解水制氢体系的研究（1）先是制备了氧空位氧化锌（ZnO）,并在OV-ZnO上加载了非晶态CoS_x。获得的新型复合光催化剂CoS_x/OV-ZnO具有较高的光催化活性,比CoS_x/ZnO增加了约30%。采用SEM、TEM、XRD、XPS、BET研究了催化剂的形貌、晶体结构、价态及活性位点等。荧光和电化学等分析了非晶态CoS_x和氧空位提高了ZnO光生电荷的分离效率。此外,染料敏化也扩展了可见光的吸收范围。因此该体系的制氢活性得到提高。（2）本实验采用水热法成功合成了Co₃S₄/CuWO₄·2H₂O复合光催化剂。其中20%Co₃S₄/CuWO₄·2H₂O复合光催化剂的产氢量分别比CuWO₄·2H₂O和Co₃S₄高169μmol和148.92μmol。通过一系列表征知Co₃S₄为CuWO₄·2H₂O光催化剂提供了更多的活性位点,有利于染料分子的吸附。Co₃S₄/CuWO₄·2H₂O和Co₃S₄的协同效应可以改善析氢性能。Co₃S₄的引入加速了光生电子转移效率,改善半导体的光电特性,即促进光生电子和光生空穴的分离效率,进而提高了光催化制氢活性。（3）本体系中,以催化剂Co₃S₄为载体,在制备好的Co₃S₄上成功加载Ni₁₂P₅进行改性。Ni₁₂P₅/Co₃S₄复合催化材料具有高的产氢活性,得益于催化剂的结构优势和对光捕获能力的改善。Ni₁₂P₅和Co₃S₄紧密的接触界面有效地加速了光生电子的分离和转移。优化的Ni₁₂P₅/Co₃S₄具有优异的制氢性能,其产氢率达到4922.4μmol·g^-1·h^-1,是纯Co₃S₄的4.8倍。以上工作将为开发高效低成本的Co₃S₄基复合光催化体系提供了策略。2.染料敏化基于MoS₂复合材料的光催化分解水制氢体系的研究本研究采用简单的水热法合成了一种新型复合光催化剂MoS₂/NiTiO₃。花棒状的MoS₂高度分散,可以为复合催化剂提供丰富的反应位点和高的比表面积。复合催化剂的光生电子有着高的转移效率,因此所获得的复合催化剂的光催化性能有着巨大潜力。MoS₂/NiTiO₃的析氢量为300.43μmol,比纯NiTiO₃高5.3倍。此外,催化剂7%MoS₂/NiTiO₃具有良好的光催化稳定性。我们还提出了MoS₂/NiTiO₃复合催化剂的电荷转移机理,这项工作为用于光催化析氢领域合理构建NiTiO₃基复合材料提供了基石。