近些年来，随着资源过度开发利用和环境污染日益严重，人类生活环境受到了严重的破坏，环境问题成为了当今世界关注的主要问题之一。光催化是利用半导体光催化剂受到光激发后，从半导体的价带和导带位置分别形成光生电子和空穴，生成的光生电子和空穴对随后参与污染物的光降解反应。与其他环境治理技术相比，光催化降解的主要优点是：不需要二次处理，可将水和空气中的有机污染物降解为H₂O、CO₂等小分子和无机污染物矿化；可以利用太阳光激发光催化剂参与光催化反应，无需其他能源；光催化剂可自生并能够回收再次利用。理想的光催化剂应当稳定性好、价格低廉、无毒、高活性且能充分吸收太阳光。但是，目前研究和应用的光催化剂（如TiO₂）存在着光响应范围窄，光生电子和空穴复合率高，导致催化效率低，所以如何扩大光催化剂的光响应范围，降低光生电子和空穴的复合率，提高光催化效率，是当今光催化剂研究的主要方向。TiO₂是目前研究和应用较多的光催化剂，具有较高的稳定性，较强的光催化能力，无毒无污染等突出优点。由于TiO₂的带隙较宽（为3.2eV），相应的光波吸收截至波长为387.5nm，光吸收仅限于紫外区，其吸收光谱仅占太阳光谱很小的一部分，不能充分利用太阳光；此外，较高的光生电子与空穴复合率，导致TiO₂的光量子效率较低。ZnO具有良好的光电性能，主要的研究集中在发光特性和压电特性，而其光催化特性的研究相对较少，与TiO₂相比，ZnO的半导体特性更加优秀，但它同样是宽禁带半导体材料（为3.37 eV），太阳光利用率低。α-Fe₂O₃的禁带宽度为1.9-2.2eV，其吸收光谱与太阳光谱匹配较好，能较好的利用太阳能，但其光吸收效率较低。鉴于这具有较宽带隙TiO₂、ZnO和较窄带隙α-Fe₂O₃两类材料的优缺点，如果能将α-Fe₂O₃与TiO₂、ZnO做成核壳结构的复合材料，通过半导体的复合，扩展材料的光吸收范围，提高电荷分离率和光吸收率，从而改善光催化剂的催化效率。本文采用水热法制备了纳米α-Fe₂O₃、ZnO、α-Fe₂O₃／TiO₂、α-Fe₂O₃／ZnO的核壳复合结构纳米材料，并对它们的结构、物理、化学及光催化性质进行了深入的研究。论文的主要内容和研究结果如下：1)、第一章介绍了光催化的研究背景，光催化反应类型与原理，材料制备方法、材料改性以及光催化材料的应用。在总结分析当今光催化研究领域进展的基础上，提出来本论文的研究计划和预期目标。2)、第二章我们采用水热法制备了不同形貌的纳米α-Fe₂O₃，并通过XRD、TEM、SEM等测试手段对其进行表征，研究了其光催化性质。制备的纳米颗粒有棒状（80-200nm），刺猬状（600nm左右，），以及在FTO玻璃上生长α-Fe₂O₃纳米棒（棒长200nm左右，棒宽40nm左右），材料为单一相，高纯度，高结晶性。3)、第三章制备α-Fe₂O₃／TiO₂核壳结构，通过XRD、TEM等测试手段进行结构表征，并研究了不同质量比、催化剂浓度、反应物浓度等对其催化效率的影响。4)、第四章利用水热法制备出ZnO纳米棒，并在FTO玻璃上生长出具有一定取向的ZnO纳米棒，通过XRD、TEM和SEM等测试手段进行表征，分析了ZnO的晶相和形貌特征。简单研究ZnO的光催化性能。5)、第五章利用水热法制备α-Fe₂O₃／ZnO复合纳米材料，通过XRD、TEM等测试手段，分析复合后α-Fe₂O₃／ZnO的晶相和形貌特征。研究了不同质量比、催化剂浓度、反应物浓度等对复合后光催化材料催化效率的影响。6)、最后一章对论文的研究工作进行了总结，并对今后的工作提出了一些想法与建议。通过上述系统的研究，寻找到光催化剂的合适的制备条件，确定了合适的质量比，制备出了具有较高光催化性能的复合纳米材料，同时系统研究了影响光催化反应速率的各种因素，探索研究了复合光催化机理和提高催化性能的途径。