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近年来,能源危机和环境污染问题日益突出,光催化技术因其在新能源开发和环境保护方面的潜在价值而备受关注。但是以Ti02为代表的传统光催化剂属于宽禁带半导体,只能利用太阳光中的紫外辐射(约占太阳光能量的4%)而无法利用可见光(约占太阳光能量的43%)。因此开发具有可见光响应的光催化材料受到极大重视并取得不少成果。然而,单一光催化剂存在着光生载流子复合率较高的缺点,难以获得较高的光催化效率。因此针对这一现状,我们将Fe-TiO2与CaIn2O4复合,制备出高效稳定的CaIn2O4/Fe-TiO2新型复合光催化剂。本论文分为两部分：第一部分是文献综述,第二部分是CaIn2O4/Fe-TiO2复合光催化剂的制备、结构和光催化性能研究。第一部分是文献综述。首先,根据半导体能带理论阐述了光催化的基本原理和分解水制氢的机理,并介绍了光催化在废水处理、空气净化等方面的应用情况。其次,综述了高效可见光响应光催化剂的研究进展,特别是复合光催化剂体系。最后,介绍了本论文的研究内容。第二部分内容为CaIn2O4/Fe-TiO2复合光催化剂的制备、结构和光催化性能研究。首先,在低温溶液燃烧法制备CaIn2O4纳米棒和溶胶凝胶法制备纳米Fe-TiO2的基础上,通过研磨-退火工艺合成了一系列不同比例的CaIn2O4/Fe-TiO2复合光催化剂,并对它们的结构和光催化性能进行了详细研究。TEM/SEM结果表明,Fe-TiO2纳米颗粒可以很好地附着在CaIn2O4纳米棒上,形成紧密结合的界面。但随着Fe-TiO2含量的增加,无法附着于CaIn2O4表面的Fe-TiO2纳米颗粒逐渐增多。电化学测试表明,CaIn2O4和Fe-TiO2之间具有合适的能带匹配,即Fe-TiO2的导带位置比CaIn2O4导带位置高0.19eV。光催化性能测试包括分解水制氢和降解亚甲基蓝。CaIn2O4/Fe-TiO2复合光催化剂的性能均高于两种单一组分光催化剂CaIn2O4或Fe-TiO2,其中CF0.5(CaIn2O4:Fe-TiO2=1:0.5)的光催化效率最高。在可见光下,CF0.5复合光催化剂分解水制氢的速率可以达到280μmol h-1g-1;30mg CF0.5能在3小时内将140mL21.4μmol/L亚甲基蓝溶液完全降解。并且,CF0.5复合光催化剂具有良好的结构和光催化稳定性。与单一组分光催化剂CaIn2O4或Fe-TiO2相比,CaIn204/Fe-TiO2复合光催化剂性能增强的原因主要有如下两点。第一,Fe-TiO2的引入,能显著提高复合光催化剂的比表面积和在可见光区域的吸收,从而可以提供更多的吸附／反应活性位点以及产生更多的光生电子-空穴对。第二,CaIn2O4/Fe-TiO2复合光催化剂之间形成的界面有利于光生载流子的有效分离。在可见光激发下,Fe-TiO2导带上的光生电子能够迁移到CaIn2O4的导带上,而CaIn2O4价带上的光生空穴可以迁移到Fe-TiO2的价带上。