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在工业和经济迅速发展过程中,能源危机和环境污染问题已迫在眉睫,限制了社会的可持续和稳定发展。氢气作为一种无污染和可循环能源,已广泛应用于石油化工、电子工业和航空航天等领域。利用可再生太阳能光催化醇或水产氢,是缓解危机的有前景策略。到目前为止,已有许多类型的材料应用于光催化产氢和降解领域,其中半导体材料的应用最为广泛。在众多半导体催化剂中,石墨相氮化碳(g-C3N4)具有环保、热稳定性、化学稳定性、吸收光谱范围较宽等优点,越来越受到人们关注。但是纯g-C3N4存在一些关键问题限制了光催化性能,比如比表面积小、电子-空穴对易复合,需要对材料进行改性以提高光催化性能。由于硫化镉(CdS)禁带宽度较窄(Eg=2.4eV)在降解水领域备受关注,但其光腐蚀性和光生载流子的快速复合限制了实际应用,而ZnS具有光稳定性但禁带宽度(Eg=3.6-3.8eV)不理想。在此基础上,Zn-掺杂CdS复合材料(Zn1-xCdxS)同时具有耐光性和光催化活性,在近几年中研究颇为广泛。考虑到纯Zn1-xCdxS光生电子迁移速度较慢,因此需要进一步优化材料的性能以提高光催化产氢效率。虽然二氧化钛(Ti02)在降解水、CO2还原和污染物降解领域应用广泛,但由于可见光响应范围小、电子-空穴对大量复合降低了量子效率,影响了光催化活性。基于半导体材料存在的这些问题,本论文在原位生成法和络合法的基础上,通过贵金属掺杂法对材料进行改性。贵金属的表面等离子体共振效应(SPR),拓宽了半导体材料对可见光的吸收范围,并作为电子捕获陷阱抑制了电子-空穴对复合,提高了材料光催化性能,具体研究内容如下:(1)通过原位生成法和两步热处理成功制备了纤维状AgNPs/g-C3N4气凝胶,对材料的形貌和微观结构进行分析,证明了 AgNPs成功掺杂在g-C3N4半导体材料中。经过光吸收分析、电化学分析和光催化分析,基于Ag表面等离子体共振效应AgNPs/g-C3N4复合材料具有高催化活性,可以在可见光下降解甲醇产氢气和甲醛,Ag还原特性温和,体系中不断产生氢气且无CO和CO2产生。(2)通过一步原位生成法制备了多级结构AuNPs/Zn0.5Cd0.5S复合材料,在可见光下制备的复合材料具有优异的产氢性能。与纯Zn0.5Cd0.5S和光沉积法制备的5 wt%-AuNPs/Zn0.5Cd0.5S相比,原位法制备的5 wt%-AuNPs/Zn0.5Cd0.5S复合材料光催化性能分别提高7.1和2.5倍。经过分析,一步原位法制备的AuNPs/Zn0.5Cd0.5S催化性能提高是由于Au纳米颗粒的SPR效应和内部电子的快速迁移,科学的多级结构使AuNPs可以均匀分布在Zn0.5Cd0.5S基底上。这种一步原位法为异质结光催化剂的制备提供了一种简单有效的合成路线。(3)通过络合法和热处理合成了 Ag/AgCl/TiO2纳米复合材料,用于降解纯乙醇产氢。与制备的Ag/TiO2和AgCl/TiO2相比较,络合法合成的光催化材料尺寸可控,Ag/AgCl能够均匀分布在TiO2上,比纯TiO2光催化产氢效率提高10倍左右。经过络合法和高温处理,Ag/AgCl与TiO2的结合更为紧凑,Ag的SPR效应促进了光催化反应中光生电子快速迁移,抑制了电子-空穴复合,提高了材料的光催化产氢性能。这种方法为接下来新型材料光催化产氢研究提供了一种有效方法。