利用太阳能解决目前能源危机以及化石燃料使用过程中带来的环境污染等问题是一项全球性的重大课题。具有新颖形貌结构的光响应半导体光催化材料的研究与开发是目前国内外能源与环境领域广泛关注的热点方向。本论文以几种半导体材料为研究对象,通过设计新的制备方法可控制备了一系列具有特殊形貌结构的半导体以及金属-半导体光催化剂;研究了不同制备条件对材料结构的影响,揭示了材料可控生长机理;测试了不同形貌结构材料的光催化性能,探讨了光催化作用机制。论文主要研究内容与结果如下:(1)采用简单的液相生长法制备了具有多孔结构的氧化铜纳米球(CuO NSs)微米球(Cu2O MSs),并对材料的可控生长机理、吸附性能和光催化性能进行了分析。研究表明,所制备CuO NSs和Cu2O MSs由于具有孔隙结构而且比表面积较大,比目前商品化的CuO和Cu2O对甲基橙7(AO7)染料的吸附容量分别提高了20倍和5倍;此外,由于制备的材料表面带有较多的正电荷,可以选择性地吸附阴离子染料。光催化测试表明,Cu2O MSs样品在可见光下照射3小时后,由于吸附与光催化共同作用,对高浓度(50mg/L)的AO7、MO溶液的脱色率分别为93.5%和32.0%;除出吸附作用,可见光催化的脱色率分别为29%和21%。该研究对Cu基氧化物半导体材料的可控制备提供了新的实验方法。(2)采用乙二醇液相还原法可控制备了一种银纳米线(Ag NWs)被Cu2O颗粒半包覆的玉米棒状Ag-Cu2O新颖结构纳米复合材料,对该复合材料的制备条件及生长机理进行了探索与讨论。通过与传统包覆型Ag@Cu2O复合材料的光催化性能对比,发现银纳米线部分表面暴露的玉米棒状Ag-Cu2O具有更高的光催化降解有机污染物活性,在相同条件下,甲基橙的降解率由67%提高到86%,同时由于电子的快速传导抑制了Cu2O的光腐蚀,提高了Cu2O自身稳定性。该研究对设计和制备具有高催化活性和高稳定性的Cu2O基半导体复合光催化剂具有好的参考价值。(3)采用氨水水热法制备了一种米粒形貌结构氮掺杂二氧化钛(N-TiO2)纳米颗粒,在紫外-可见光的共同照射下,采用一种独特的逆向原位生长法可控制备了具有双尺寸分布的Ag纳米粒子负载在N-TiO2上的光催化剂(h-Ag/N-TiO2)。光催化测试表明,该特殊形貌结构的复合光催化剂在模拟太阳光照射下可以有效的分解乙醇制取氢气,其产氢速率为4.7 mmol?h-1?g-1,是相同条件下N-TiO2的2.2倍,是均匀Ag纳米颗粒负载催化剂(u-Ag/N-TiO2)的1.4倍。通过系统的表征分析,揭示了该材料在紫外-可见光共同作用下的自组装生长机理和光催化增强机制。该研究对设计和制备高活性高稳定性的Ag基等离子体共振催化剂具有借鉴意义。(4)采用铜片既作为载体又作为反应物,通过液相沉淀生长法在铜片表面原位可控制备出牡丹花形貌的碱式磷酸铜(Cu2(OH)PO4)三维结构半导体整体式光催化剂。通过研究材料合成条件与形貌之间的关系,揭示了Cu2(OH)PO4纳米花的生长机理;对制备材料的光电性能及光催化降解有机污染物性能进行评价,探讨了(Cu2(OH)PO4)含量与光吸收性能、催化活性的关系。结果表明,设计的三维结构半导体整体式光催化剂具有较好的光催化活性,可方便实现重复使用,并且稳定性好。该研究为整体式薄膜光催化剂的制备提供新的方法。