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全球工业化的飞速发展使得自然资源消耗严重，并且对我们赖以生存的环境造成了严重的污染，制约了人类社会的发展。氢能以燃烧热值高、产物无污染、无色、无味等众多的优点成为最受关注的能源之一。光催化分解水制氢是获取氢能的一种有效途径。具有优异催化性能的光催化剂在光催化产氢中尤为重要。Zn2GeO4是一种宽带隙的双金属氧化物半导体光催化材料。然而，Zn2GeO4只能吸收紫外光，而且光生电子空穴容易复合，导致其光催化性能不够理想。为了改善Zn2GeO4的光催化性能，我们把Zn2GeO4与其他光催化剂复合，设计合成了几种Zn2GeO4基纳米复合材料。本文具体研究成果如下：
(1)采用水热法合成了CdS/Zn2GeO4(CG)纳米复合材料，利用XRD、SEM、TEM、HRTEM、DRS等对CdS/Zn2GeO4纳米复合材料的结构、微观形貌、光吸收性能进行了表征。CdS纳米片生长在Zn2GeO4纳米棒上，形成了异质结复合材料。可见光照射下，测试CdS/Zn2GeO4复合材料的光催化分解水产氢性能。实验结果表明，CdS/Zn2GeO4复合材料的光催化性能优于纯相的CdS和Zn2GeO4；其中CdS/Zn2GeO4-3（记为CG-3）显示出最高的光催化活性，在可见光照射下反应6h制氢效率可达1719.8μmol g-1h-1，是Zn2GeO4的4.28倍，CdS的3.80倍。PL、EIS和光电流响应分析进一步表明，异质结复合材料的形成，能够加速的电子传输，减少了光生电子和空穴的复合，因此使光催化性能显著提高了。
(2)采用一锅水热法成功制备了不同锌锗摩尔比例的ZnO/Zn2GeO4纳米复合光催化剂，进一步采用浸渍法在具有最佳催化活性的ZnO/Zn2GeO4-2（记为ZG-2）复合材料上负载铜。实验考察了ZnO的负载量和浸渍金属铜离子浓度对样品光催化制氢活性的影响。测试结果表明：氙灯照射6h，ZG-2和ZG-2浸渍5%mmolCu（记为ZG-2-5%Cu）表现出最高的光催化制氢活性，产氢效率分别为3383.27μmol g-1和4380.00μmol g-1。ZG-2复合材料表面负载一定量的铜，在光催化反应中作为活性位点，加快界面的光生电荷转移，减少了光生电子和空穴对的复合几率，进而提高了复合材料的光催化产氢活性。
(3)采用一步水热法成功合成了新的CdxZn2-xGeO4固溶体光催化材料，并将其用于光催化分解水产氢。研究结果表明，与纯相Zn2GeO4相比，CdxZn2-xGeO4固溶体材料的光吸收性能得到了改善，并具有显著提高的光催化制氢活性。其中Cd1.0Zn1.0GeO4固溶体光催化材料表现出最优的光催化性能，最高产氢量可达到15.00mmol g-1h-1，是Zn2GeO4产氢量的24.2倍。PL、EIS和光电流响应分析进一步表明，固溶体的形成引起的晶格畸变，可以作为俘获电子的活性位点，有效抑制了光生电子空穴对的复合，进而改善了光催化性能。
(4)采用溶剂热法把ZnIn2S4纳米颗粒负载在Zn2GeO4纳米棒的表面，通过控制Zn2GeO4与ZnIn2S4的质量比，制备了一系列ZnIn2S4/Zn2GeO4复合纳米光催化剂。利用XRD、XPS、SEM、HRTEM、DRS等对ZnIn2S4/Zn2GeO4复合材料的结构、微观形貌、光吸收性能进行了表征。可见光激发下，测试ZnIn2S4/Zn2GeO4复合材料的光催化分解水产氢性能。实验结果表明，ZnIn2S4/Zn2GeO4复合材料的光催化性能优于纯相的ZnIn2S4和Zn2GeO4。其中ZnIn2S4/Zn2GeO4-1.9（记为InGe-1.9）显示出最高的光催化活性，6h的产氢率为2.84mmol g-1h-1，分别是纯相Zn2GeO4和ZnIn2S4的15.8倍和3.6倍。光生电子和空穴在Zn2GeO4和ZnIn2S4的界面上实现了有效分离，从而提高了光催化性能。
(1)采用水热法合成了CdS/Zn2GeO4(CG)纳米复合材料，利用XRD、SEM、TEM、HRTEM、DRS等对CdS/Zn2GeO4纳米复合材料的结构、微观形貌、光吸收性能进行了表征。CdS纳米片生长在Zn2GeO4纳米棒上，形成了异质结复合材料。可见光照射下，测试CdS/Zn2GeO4复合材料的光催化分解水产氢性能。实验结果表明，CdS/Zn2GeO4复合材料的光催化性能优于纯相的CdS和Zn2GeO4；其中CdS/Zn2GeO4-3（记为CG-3）显示出最高的光催化活性，在可见光照射下反应6h制氢效率可达1719.8μmol g-1h-1，是Zn2GeO4的4.28倍，CdS的3.80倍。PL、EIS和光电流响应分析进一步表明，异质结复合材料的形成，能够加速的电子传输，减少了光生电子和空穴的复合，因此使光催化性能显著提高了。
(2)采用一锅水热法成功制备了不同锌锗摩尔比例的ZnO/Zn2GeO4纳米复合光催化剂，进一步采用浸渍法在具有最佳催化活性的ZnO/Zn2GeO4-2（记为ZG-2）复合材料上负载铜。实验考察了ZnO的负载量和浸渍金属铜离子浓度对样品光催化制氢活性的影响。测试结果表明：氙灯照射6h，ZG-2和ZG-2浸渍5%mmolCu（记为ZG-2-5%Cu）表现出最高的光催化制氢活性，产氢效率分别为3383.27μmol g-1和4380.00μmol g-1。ZG-2复合材料表面负载一定量的铜，在光催化反应中作为活性位点，加快界面的光生电荷转移，减少了光生电子和空穴对的复合几率，进而提高了复合材料的光催化产氢活性。
(3)采用一步水热法成功合成了新的CdxZn2-xGeO4固溶体光催化材料，并将其用于光催化分解水产氢。研究结果表明，与纯相Zn2GeO4相比，CdxZn2-xGeO4固溶体材料的光吸收性能得到了改善，并具有显著提高的光催化制氢活性。其中Cd1.0Zn1.0GeO4固溶体光催化材料表现出最优的光催化性能，最高产氢量可达到15.00mmol g-1h-1，是Zn2GeO4产氢量的24.2倍。PL、EIS和光电流响应分析进一步表明，固溶体的形成引起的晶格畸变，可以作为俘获电子的活性位点，有效抑制了光生电子空穴对的复合，进而改善了光催化性能。
(4)采用溶剂热法把ZnIn2S4纳米颗粒负载在Zn2GeO4纳米棒的表面，通过控制Zn2GeO4与ZnIn2S4的质量比，制备了一系列ZnIn2S4/Zn2GeO4复合纳米光催化剂。利用XRD、XPS、SEM、HRTEM、DRS等对ZnIn2S4/Zn2GeO4复合材料的结构、微观形貌、光吸收性能进行了表征。可见光激发下，测试ZnIn2S4/Zn2GeO4复合材料的光催化分解水产氢性能。实验结果表明，ZnIn2S4/Zn2GeO4复合材料的光催化性能优于纯相的ZnIn2S4和Zn2GeO4。其中ZnIn2S4/Zn2GeO4-1.9（记为InGe-1.9）显示出最高的光催化活性，6h的产氢率为2.84mmol g-1h-1，分别是纯相Zn2GeO4和ZnIn2S4的15.8倍和3.6倍。光生电子和空穴在Zn2GeO4和ZnIn2S4的界面上实现了有效分离，从而提高了光催化性能。