以淀粉、壳聚糖、纤维素和海藻酸钠等廉价易得的多糖为原料制备的天然水凝胶,具有良好的生物降解性和相容性。因此,本论文主要以天然水凝胶为基质,通过在其上面负载光催化剂和碳点形成复合材料,用于新能源开发和重金属离子检测的研究。围绕这两方面的应用,本文展开以下研究工作:1.通过简便的原位负载的方法制备了一系列具有不同Cd含量的Cd_xZn_1-x-x S-Gel复合材料。通过在可见光照射下产氢效率的测试,评价了所得Cd_xZn_1-x-x S-Gel复合材料的光催化性能。与单一的CdS和ZnS组分相比,所得到的固溶体显示高的光催化活性,最佳组成的Cd_0.2Zn_0.8S-Gel复合材料的产氢速率为1762.5μmol h^-1g^-1。光催化活性的显著提高应归因于微晶的纳米尺寸、大的比表面积以及较窄带隙对于有效的光吸收和更负的导带边缘电位的高还原能力的协同效应。2.CdS纳米粒子通过在水凝胶上原位负载的方法合成的。水凝胶中的负离子基团作为原位负载的反应位点,使CdS纳米粒子在生长过程中不易聚集,所以CdS纳米粒子在水凝胶中的分散性良好,并且通过CdS和凝胶之间的强分子间相互作用紧密地固定在凝胶载体上,导致纳米粒子在凝胶中稳定存在,不易脱落。助催化剂Pt的负载,使CdS上产生的光生电子-空穴对可以很好的分离,并且转移到Pt上的电子与水中的H⁺离子快速的转化成H₂,使CdS/Pt-Gel催化剂表现出高的光催化产氢效率,最高可达1365μmol h^-1g^-1。值得注意的是,由于以水凝胶作为基质,这种光催化剂可以很容易地回收避免环境污染。3.以柠檬酸三铵和磷酸三钠为原料,采用微波辅助溶剂热法,制备了碳点（CDs）。采用离子交联方法合成了荧光水凝胶复合物（Gel-CD）。当用于金属离子检测时,我们发现Gel-CD的荧光通过浸入到Fe³⁺溶液中明显淬灭。当浸入强配位剂EDTA中,荧光强度基本得到恢复,因而Gel-CD可以进行重复性的Fe³⁺检测。当以滤纸为衬底制成Gel-CD条形检测试纸时,对Fe³⁺离子进行半定量的测定很方便。该技术可以用于重金属离子的现场分析和评估。