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太阳能光催化制氢在解决能源短缺方面有很大的潜力,半导体材料因其光响应范围广,能带位置合适,在光催化材料中脱颖而出。但大多数半导体材料都存在光腐蚀和低效率等问题,因此设计、制备高效稳定的半导体光催化剂有重要的现实意义。Cd S和Zn S作为典型的硫化物半导体在光催化领域受到广泛研究,但硫化镉在强光照射下存在严重的光腐蚀且电荷分离效率低,硫化锌由于其带隙大（3.66 e V）几乎对可见光无响应,这些劣势严重影响其光催化活性。Cd1-xZnxS作为Zn S和Cd S的固溶体材料,能有效地避免这些缺点。如光响应范围广,带隙大小可通过Zn、Cd的摩尔比进行调节等。本文主要通过对Cd0.5Zn0.5S固溶体进行改性以及构建异质结等策略提高其光催化析氢活性,并探讨光催化产氢的反应机制。主要研究内容和结论如下:1.探索了Cd0.5Zn0.5S固溶体在制备时前驱体反应溶液p H值对其晶相、形貌以及催化活性的影响。结果表明纯六方相Cd0.5Zn0.5S固溶体更容易在碱性的条件下生成。在前驱体溶液的p H为10的条件下,得到的CZS10（p H=10）纳米颗粒尺寸更小,颗粒更均匀,比表面更大,光吸收范围更宽,带隙更合适。通过光催化活性测试发现,在模拟太阳光的照射下CZS10的产氢速率高达28.47 mmol g-1h-1,是CZS7(未调节p H的Cd0.5Zn0.5S,4.83 mmol g-1h-1)的5.9倍。一系列的光电化学测试证明CZS10具有更高的电荷分离效率,更高的还原能力。2.在第一部分研究基础上,采用水热法成功制备了一系列不同摩尔比的CZS10/Zn O催化剂。研究发现最佳催化剂20%CZS10/Zn O的产氢速率为40.14 mmol g-1h-1,分别是纯Zn O和CZS10的31.9倍和1.4倍,在420 nm波长下表观量子产率为22.8%。结果显示CZS10/Zn O异质结具有较宽的光响应范围和较高的电子-空穴分离效率。ESR和M-S测试结果表明,CZS10/Zn O异质结催化剂的电荷转移路径属于直接Z型异质结光催化系统。3.通过胶体模板法制备了三维有序大孔状的Zr O2,并在此基础上首次采用水热法制备了3DOM-Zr O2/Cd0.5Zn0.5S（Zr3D/CZS10）异质结材料。研究发现三维大孔结构有效提高了异质结催化剂的电荷传输。光催化测试结果表明2Zr3D/CZS10具有最高析氢性能,高达83.12 mmol g-1h-1,同一光强下分别是纯Zr O2和CZS10的214倍和2倍,在450 nm波长下表观量子产率为44%。根据能带位置和ESR结果提出了一种可能的光催化机理,当模拟太阳光照射Zr3D/CZS10时,Zr O2导带中的光生电子迁移到Cd0.5Zn0.5S的价带与其光生空穴发生复合,而留在Cd0.5Zn0.5S导带中的电子发生还原反应,留在Zr O2价带中的空穴发生氧化反应并不断被牺牲剂消耗。这种电荷转移方式有效抑制了Zr O2和Cd0.5Zn0.5S中的电子-空穴对复合,极大的提高了Cd0.5Zn0.5S的催化活性,并为三维有序大孔氧化锆材料在光催化制氢领域的应用提供了参考。