利用半导体光催化材料进行光催化分解水可将丰富的太阳能转化为化学能并储存在清洁能源载体氢气中,是解决当今社会面临的环境污染和能源枯竭等发展危机的理想途径。目前光催化材料普遍存在光谱响应范围窄、光生电荷复合几率高以及反应活性位点少等问题,限制了太阳能转化效率的提高。这些问题与材料的能带结构、微观形貌和表面状态等特征直接相关,材料的键合结构对上述特征具有决定性的影响。本论文立足于材料本征特性的调控,以键合结构差异为切入点,选取具有多种键合结构的石墨相氮化碳(g-C3N4)、层状钙钛矿结构材料BaLa4Ti4015和多元金属氧化物LaTaO4为研究对象,以热处理、掺杂、水热刻蚀等为手段,对材料的原子结构、电子结构、物相等进行可控调节,取得了以下结果:1)通过破坏弱相互作用,构建了宽光谱响应的非晶化氮化碳光催化材料。石墨态氮化碳作为一种层状材料,层内具有C-N共价键及氢键,层间具有范德华力。利用强共价键和弱氢键、范德华力之间的强度差异,通过在氩气气氛下高温热处理,同时破坏氢键和范德华力这两种弱相互作用,保留强共价键,从而制备出长程无序、短程有序的非晶化氮化碳光催化材料。非晶化过程改变了氮化碳材料带隙内局域能级的密度和分布范围,使氮化碳带隙由原来的2.82 eV减小到1.90 eV,光吸收边由460 nm红移至682 nm,可见光催化产氢性能提高近一个数量级,光活性响应范围拓展至650 nm。2)通过选择性破坏氢键构建了高活性多孔氮化碳光催化材料。理论计算发现,石墨相氮化碳层内氢键加剧了光生载流子的局域化程度,限制了载流子体相迁移,进而降低了材料的光催化活性。利用氢键与C-N共价键、层间范德华力之间的差异,通过精细调控氩气气氛下的热处理温度,选择性地破坏层内氢键。melon链结构间氢键断裂在层内产生了大量孔结构,缩短了载流子的扩散距离,抑制了光生载流子的复合,并提供了丰富的表面活性位点;同时引起层内有序度的降低和氮的缺失,提高了材料在可见光区的吸收范围。在可见光照射下,氢键的选择性断裂使得材料的光催化活性提高了近34倍。3)基于层状结构BaLa4Ti4015层间离子金属性强、离子半径大的特点实现均相氮掺杂,获得了宽广谱吸收的氮掺杂层状钙钛矿金属氧化物材料。BaLa4Ti4O15中碱土金属Ba的金属性明显强于过渡金属Ti,因此相比于体相Ti02,在BaLa4Ti4O15的层状结构中,Ba-O键组成的层结构比Ti-O八面体组成的层结构离子特性更强,金属-氧相互作用力更弱、间距更大,更易于氮源向体相渗入。将Ba-O层作为氮源的扩散通道,通过在氨气气氛进行热处理,在BaLa4Ti4015内部实现了高浓度的均相氮掺杂,导致掺杂能级从局域态向连续态转变,实现光吸收边从361 nm到636 nm的整体红移,将光响应范围拓宽至650 nm。4)基于金属-氧键的键合差异构筑了LaTaO4/Ta205异质结构。理论计算表明在LaTaO4材料体相,La-0键的离子性强于Ta-0键,金属-氧相互作用强度弱于后者。在相同的条件下La-0键更容易发生断裂,La3+离子溶出,形成Ta205第二相,从而实现异质结的原位构筑。在含HF的溶液中对LaTaO4水热处理,促使La3+选择性析出,体相中剩余Ta-0在LaTa04表面原位形成Ta205的纳米棒结构。基于LaTaO4与Ta205的能带结构差异,在LaTaO4/Ta205界面处形成内建电场,促使光生电荷分别向两相迁移从而实现空间分离,提高了材料的光催化活性。进一步实验表明,利用多元金属氧化物内部键合结构的差异,通过刻蚀、溶出过程构筑异质结构的策略具有普适性。