随着社会的快速发展,城市化进程的加快,能源危机和环境污染等问题日益凸显。探索绿色、高效和可再生的新能源载体是当今大多数科研人员研究的热门课题。将半导体光催化技术应用于分解水制氢来生产清洁能源和可再生能源的研究有着想当广泛的应用价值。目前,很多半导体光催化剂被应用于光催化分解水制氢的研究。但是,大多数的高效的半导体光催化剂都拥有较宽的禁带宽度,只能在紫外光照射下显示出光催化活性,不能有效利用太阳能。此外,由于光生电子-空穴对容易复合、氧化还原能力弱、稳定性差等因素导致这些光催化剂的活性较低,远不能达到工业化生产的水平。为了提高光催化制氢的活性,首先我们选择了Nb₂O₅和In₂O₃两种具有不同禁带宽度的半导体光催化剂进行复合形成Z型Nb₂O₅/In₂O₃光催化体系。形成的Z型光催化体系有三方面优势:（1）可以有效地抑制各自组分中光生电子-空穴对的复合;（2）组成的Z型光催化体系保留了两种半导体光催化剂中氧化能力较强的价带电位和还原能力较强的导带电位,使整个体系具有较强的氧化还原能力;（3）由于两种半导体光催化剂的禁带宽度不同,导致它们可以吸收不同波长范围的光,充分利用太阳能。尽管形成的Z型Nb₂O₅/In₂O₃光催化体系有这些优势,但是还有一些不足。由于Nb₂O₅半导体光催化剂的带隙比较宽,仅在紫外光照射下才能表现出高的光催化活性。事实上,紫外光在太阳光谱中仅占4%,使得大部分的可见光很难被光催化剂利用,这限制了Nb₂O₅的应用。为了能使Z型Nb₂O₅/In₂O₃光催化体系正常运转,我们将上转换发光剂Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂与Nb₂O₅半导体光催化剂结合使用,Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂可以吸收可见光并将它们转换成紫外光去激发宽带隙的Nb₂O₅。这样的改进很大程度上提升了太阳光的利用范围。第三,当构建Z型Nb₂O₅/In₂O₃光催化体系时,为了避免Nb₂O₅和In₂O₃中光生电子-空穴对的复合,可以在两个半导体之间添加导电通道,加速Nb₂O₅导带上的电子向In₂O₃价带上转移并与In₂O₃价带上的空穴结合,进一步抑制Nb₂O₅和In₂O₃各自光生电子-空穴对的复合。最后为了获得高比例的Z型光催化剂,我们提出了一种新的制备方法,即镀膜-脱模（Coating-Demoulding（C-D））方法,用于获得高比例的Z型光催化剂粒子。通过这种强制的方法可以有效地结合不同催化剂粒子,大大提高高活性Z型光催化剂粒子的比例,并减少非Z型光催化剂粒子的数量。实验结果证明,这种新型的制备方法确实有利于提高Z型光催化体系的比例。在本研究中,采用机械混合（Mechanical-Mixing（M-M））方法制备的Z型Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃光催化剂,采用镀膜-脱模（Coating-Demoulding（C-D））方法制备了高比例的的Z型Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃和Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃光催化剂。在镀膜-脱模（Coating-Demoulding（C-D））方法制备的Z型光催化体系中,Pt纳米颗粒作为导电通道被固定在Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅和In₂O₃之间。此外,Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂作为上转换发光剂可以提供足够的紫外光来激活宽带隙Nb₂O₅。并通过多种表征手段,如X射线衍射（XRD）、电子扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、能量色散X射线（EDX）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、傅立叶红外光谱（FT-IR）、光致发光光谱（PL）和相关电化学测试,对所制备的样品进行形态结构以及光学特性的表征。详细研究了煅烧温度,煅烧时间和光催化剂的使用次数对机械混合（Mechanical-Mixing（M-M））方法制备的Z型Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃光催化剂和采用镀膜-脱模（Coating-Demoulding（C-D））方法制备了高比例的的Z型Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃和Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃光催化剂的光催化制氢活性的影响。实验结果表明,当煅烧温度和煅烧时间分别为500°C和1.0 h时,Z型Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃复合材料的光催化活性最高,氢产量可达410μmol·g^-1,且可以在四个循环内保持高的光催化活性。特别地,可以证实镀膜-脱模（Coating-Demoulding（C-D））方法可以按照预期设计的顺序有效地组合不同的光催化剂颗粒,大大提高了高活性Z型光催化剂粒子的比例。总的来说,本研究成功设计了一种有效的可见光驱动的光催化剂,可用于光催化制氢,对提高Z型光催化剂的活性及大规模制氢有十分重要的意义。