当今人类面临着两个重大问题:能源危机与环境污染。光催化技术作为一门新兴的催化技术,能将低密度的太阳能转化为高密度的化学能,选取合适的催化剂可实现光解水制氢、催化还原、催化降解等过程,为人类解决能源危机与环境污染提供了可行性方案。硫化镉（CdS）的禁带宽度为2.4 eV,且具有合适的导价带位置,可直接对可见光产生响应。但光生电子与空穴的快速复合、易被光腐蚀等缺陷,导致CdS光催化性能不高且不稳定。为了提高CdS的光催化性能与稳定性,利用一维纳米棒阵列加强光散射的特点、定向传导电子的优势以及石墨烯高导电的性能,本论文创新设计在石墨烯表面原位生长硫化镉纳米棒阵列,制备整片、多层的CdS/石墨烯膜。通过构建多重异质结、掺杂和包覆等策略,来进一步提高CdS的光催化性能和稳定性。主要研究内容如下:（1）通过ZnO纳米晶种诱导外延生长,在石墨烯（rGO）表面原位生长ZnS/CdS异质结纳米棒阵列,得到长为400 nm,宽为120 nm的CdS纳米棒,且纳米棒的顶部具有ZnS“帽子”的多层ZnS/CdS异质结纳米棒阵列/rGO的结构整片复合膜,表示为ZnS/CdS NRAs/rGO。通过多种手段对其形态、结构、组成以及光电催化性能进行表征与测试。实验结果表明,可见光条件下ZnS/CdS NRAs/rGO具有更高效、稳定的光电催化和光催化性能。此外,通过设计助催化剂“选区负载”对比实验,实现助催化剂选择性负载在CdS纳米棒或石墨烯上,阐释了ZnS/CdS NRAs/rGO的光催化产氢机理。（2）以上述研究为基础,通过金属离子掺杂,实现了Ni掺杂CdS NRAs/rGO整片复合膜的制备。研究结果表明,Ni元素掺杂有效提高CdS NRAs/rGO光催化的产氢性能。在无贵金属沉积和可见光条件下,当Ni的掺杂量为7%时,Ni-doped CdS NRAs/rGO样品的产氢效率最高,达到9.5 mmol·g^-1·h^-1,是纯的CdS NRAs/rGO膜的2倍。（3）分别采用水热法和溶剂热法,制备了ZnO颗粒修饰包覆CdS NRAs/rGO的整片复合膜。研究了ZnO负载量对CdS NRAs/rGO薄膜催化性能的影响。实验结果表明,在醋酸锌的无水乙醇溶液浓度为5 mM和反应时间为5小时的条件下,ZnO/CdS NRAs/rGO膜样品具有良好的光还原对硝基苯酚催化性能。可见光下,催化剂光还原对硝基苯酚的转化率最高达到98.7%,反应速率常数为0.1065 min^-1。机理分析表明,ZnO颗粒包覆在CdS纳米棒表面,对CdS纳米棒起到了保护作用,降低了CdS的光腐蚀现象。