能源短缺和环境污染是当今世界面临的重大问题。为此,清洁能源成为全球关注的热点。光催化技术可以利用太阳光来驱动一系列重要化学反应,如光解水制氢、二氧化碳还原和降解污染物等,是未来清洁能源生产和环境污染治理的理想途径之一,在解决能源和环境问题方面有重要应用前景。因光吸收范围窄,电荷分离效率低和表面反应动力学缓慢等因素限制了光催化效率。基于此,本论文以ZnIn₂S₄为研究对象,通过缺陷工程、异质结工程和助催化剂负载策略系统研究ZnIn₂S₄基催化剂的光吸收特性、电荷分离效率和表面电荷动力学特性,从而优化了ZnIn₂S₄基催化剂的光催化分解水性能。研究内容如下:（1）通过低温回流工艺可控合成了分散性In₂S₃、ZnIn₂S₄、CdIn₂S₄二维纳米片。通过低温锂化化学工艺,制备了一系列缺陷态的S_v-In₂S₃、S_v-ZnIn₂S₄和S_v-CdIn₂S₄二维纳米片。基于缺陷工程,研究了缺陷对纳米片光吸收特性的影响,确定出缺陷态S_v-ZnIn₂S₄二维纳米片具有最佳分解水制氢效率。基于缺陷工程和异质结工程,通过低温回流和锂化化学工艺可控合成了V_s-ZnIn₂S₄/WO₃异质结,发现了V_s-ZnIn₂S₄/WO₃二维异质结纳米片的光催化性能随着WO₃含量变化而变化。当最佳WO₃质量分数为10%时,缺陷态V_s-ZnIn₂S₄/WO₃二维异质结纳米片的光催化分解水制氢速率达到最高值。通过拉曼光谱证明V_s-ZnIn₂S₄/WO₃异质结界面之间构建了W-S化学键,其界面间化学键的存在为界面间电荷的传输构建了高速通道,从而优化了复合体系的电荷分离效率。通过能带结构和电子自旋共振谱分析,发现V_s-ZnIn₂S₄/WO₃异质结纳米片具有Z型电荷传输机制,从而保证了其具有优异光催化性能。为了优化了其表面电荷动力特性,通过低温回流工艺合成了NiS量子点负载的V_s-ZnIn₂S₄/WO₃（NiS/V_s-ZnIn₂S₄/WO₃）异质结纳米片,发现WO₃质量分数为10%和NiS质量分数为1%时,NiS/V_s-ZnIn₂S₄/WO₃异质结的光催化分解水制氢速率达到最高值。（2）通过低温回流工艺可控合成了ZnIn₂S₄/NiO二维异质结纳米片。基于异质结工程,发现了ZnIn₂S₄/NiO异质结光催化性能随NiO含量变化而变化。当NiO质量分数为30%时,ZnIn₂S₄/NiO异质结光催化分解水制氢速率达到最高值。相比ZnIn₂S₄/WO₃,ZnIn₂S₄/NiO异质结展示了更高的光催化产氢效率,其主要源于优异的电荷分离效率。