量子点（quantum dots,QDs）是一种三维尺寸均小于10 nm的半导体纳米晶体。近年来,量子点因其比表面积大、带隙可调节等特性而备受关注,常被应用于光催化领域。与传统的半导体光催化剂相比,量子点不仅具有丰富的表面活性位点,而且还可以通过调整尺寸改变其光电性质。在种类繁多的量子点中,碲化镉（CdTe）量子点具有吸光能力强、能带结构合适、制备工艺简单和成本低等优点,被认为是理想的光催化剂。然而,CdTe量子点表面缺乏有效的催化位点,并且在导带中产生的电子容易与价带中的空穴复合,这些都限制了其在光催化中的应用。在本文中,我们研究了CdTe基光催化剂在产氢和二氧化碳还原中的应用。通过掺杂和包覆壳层等表面工程,使量子点表现出更高的光催化活性。具体研究结果如下:（1）光催化分解水产氢是缓解化石燃料危机的一种有效途径。胶体量子点虽然具有很强的光捕获能力,但其表面缺乏催化位点,因此在产氢方面表现出较低的光催化活性。在本章节中,我们制备并研究了Ni²⁺掺杂的CdTe量子点（Ni:CdTe）光催化剂。通过TEM（透射电子显微镜）和XRD（X射线衍射）分析,我们发现Ni²⁺的掺入并不影响量子点的晶体结构和晶体尺寸,这表明Ni²⁺均匀掺杂到了CdTe量子点的结构中。此外,通过吸收光谱（UV-vis）和循环伏安曲线（CV）可以看出,金属离子掺入后量子点的能带结构没有发生明显变化,而光催化产氢速率得到明显提高,这表明Ni²⁺可以作为CdTe量子点的催化位点。我们还测试了量子点的荧光光谱和光电流,发现CdTe中的Ni²⁺也可以促进光生电子-空穴分离,使得载流子的复合速率减慢,通过牺牲剂捕获空穴后可以利用更多的电子实现水的分解。量子点在长时间光照下依然保持了良好的稳定性,在可见光照射下,H₂的生成速率超过27.3 mmol/g/h,分别比原始CdTe和CdTe+Ni²⁺体系高110倍和13倍。这项工作为开发基于量子点的可见光驱动产氢的光催化剂提供了一种新的视角。（2）太阳光驱动二氧化碳（CO₂）还原是减少温室气体排放和解决化石燃料危机的有效方法。光催化反应通常在催化剂和CO₂（或H₂O）之间的界面处进行,因此要求催化剂对底物有强吸附作用以及催化剂本身具有较高催化活性。同时,还原CO₂的光催化剂也应满足吸收光的波长范围大、载流子分离效率高等条件,然而目前常见的催化剂几乎不能同时具有上述特征。在本节中,我们发现ZnO包覆的CdTe/CdS II型核/壳量子点可以作为理想的光催化剂,从而实现CO₂的高效还原。利用II型异质结中独特的光电特性,CdTe/CdS量子点可以实现对可见光的有效捕获的光生电荷的快速分离（电子和空穴由于能带交错排列而在空间上分离）。更重要的是,CdS壳中的光生电子可以被ZnO壳层有效地捕获,并且在ZnO上实现对CO₂的还原。在该系统中,CdTe/CdS量子点作为光捕获剂,而ZnO壳层为还原CO₂提供催化位点。实验结果显示,ZnO包覆的CdTe/CdS量子点对光催化还原CO₂和H₂O具有高选择性（100%被还原为CO和CH₄）,还原CO和CH₄的效率分别为9.0μmol/g/h和6.8μmol/g/h。这篇工作为基于核壳结构量子点的光催化剂研究提供了一种通用思路。