随着化石能源的过度消耗,环境污染和能源短缺已经成为人类工业化进程面临的两大挑战,寻找新技术解决这两大挑战刻不容缓。自从日本研究学者首次发现紫外光照射TiO₂光电极产生H₂和O₂的现象,学者们不断地探索和开发新的光催化剂用来解决环境和能源问题。常见催化剂有TiO₂、ZnO、Cu₂O、CuO、ZnS、CdS、CuS、BiVO₄、Ag₃PO₄等,但是CdS是一种对可见光有响应的直接半导体,禁带宽度约为2.4 eV,这使它成为最吸引人的一种材料。CdS的价带和导带电位分别为1.8 eV和-0.6 eV,导带的位置要比标准产氢电势-0.4 eV更负,CdS满足分解水产生氢气性能的基本条件。然而,严重的光腐蚀现象和高的光生载流子复合率这两大缺陷制约其发展及应用。因此本论文主要围绕这两个问题做了以下工作:1.采用沉淀法成功制备CdS和Pal/CdS复合材料。通过形貌表征,证明成功制备了核壳结构材料。通过有机染料降解测试,证明复合光催化剂比纯CdS具有更好的降解效果,当加入Pal与CdS质量比为0.5时,复合样品的光催化性能最优,与此同时还提高了催化剂的稳定性。这可能归因于加入Pal缓解CdS纳米微球的团聚,为光催化剂提供了更多的反应位点及提高载流子分离率,避免了光生空穴对CdS的光腐蚀现象。2.利用乙二胺辅助溶剂热法成功制备MoS₂/CdS复合材料。对CdS及MoS₂/CdS复合样品做了一系列表征:XRD、SEM、UV-vis DRS等。以乳酸作牺牲剂,在可见光下测试CdS及其复合材料的光解水产氢性能。实验结果表明:复合样品的产氢性能要高于纯CdS,当加入MoS₂的质量为5%时,产氢速率最高达到6507μmol/h,约为纯CdS的7倍。并通过PL、PC和EIS测试证明了MoS₂/CdS异质结有利于光生电荷的分离和转移。循环测试实验证实了这种复合材料具有很好的光稳定性。3.通过共沉淀法制备了CdS及不同质量比例的Co₃O₄/CdS复合材料。对CdS,Co₃O₄/CdS复合材料做了一系列表征:XRD、SEM、TEM、UV-vis DRS、PL等。以硫化钠和亚硫酸钠作牺牲剂,在可见光下测试CdS及Co₃O₄/CdS复合材料的光解水产氢性能。复合材料的平均产氢速率高于纯CdS,当加入质量为3%的Co₃O₄,光解水产氢最优达到1270μmol/h,约为纯CdS的3.5倍。PL和EIS证明了p-n异质结抑制载流子复合,提高界面载流子转移速率,从而促进光解水产氢。