近年来,通过光催化技术,利用可吸收太阳能的半导体来解决环境污染和能源短缺问题方面受到了极大的关注。在太阳光照射下,半导体光催化剂在价带和电子的价带和导带产生具有氧化能力的空穴和具有还原能力的电子。光激发的载流子直接或间接参与氧化还原反应,实现有机污染物分解为无毒无机小分子、将重金属离子还原、消除细菌、二氧化碳还原为碳氢燃料、水裂解为氢和氧。然而,光催化技术的实际应用受到很多因素的制约。例如,对于大多数单一的半导体光催化剂来说,光激电子很容易从导带衰变到价带,并与价带的空穴复合,导致光催化中光激载流子的利用率较低。此外,最吸引人的半导体光催化剂,如镉基半导体,通常具有合适的禁带宽度,这意味着它们的光谱响应范围通常在可见光范围内,但是较快的电子-空穴对的复合和光腐蚀制约了其光催化性能,不能满足工业生产需求。为了克服上述光催化技术的应用瓶颈,人们开发了多种方法,如构建半导体-半导体异质结、贵金属修饰、掺杂元素、表面原子重构和形貌调整。本文以镉基光催化剂为研究对象,利用异质结和助催化剂等方案提升了光催化产氢性能和稳定性,并通过各种表征技术系统的证明了其潜在的光催化机理。所得成果如下所示:第一,构建高催化效率的无助催化剂半导体催化剂对光催化制氢具有重要意义。将二乙烯三胺引入到无机材料中,采用水热合成法设计了一种有机无机杂化材料Cd S-DETA和雪花状Cu2S形成p-n异质结。在有机分子DETA的作用下,Cd S的光腐蚀得到有效抑制。雪花状Cu2S与有机无机杂化Cd S-DETA的紧密接触界面和p-n异质结改善了复合材料的电荷分离效率,提高了光催化活性。第二,硒化镉（Cd Se）常被用作量子点来改变其他光催化剂以提高光催化活性。它具有合适的禁带宽度,特殊的晶体结构,在光催化产生氢气方面具有良好的应用前景。然而,Cd Se易发生光腐蚀,光催化性能较差,限制了其应用。本文以二乙烯三胺（DETA）为有机分子模板,采用常规水热法制备了ZnxCd1-xSe-DETA固溶体。其中,具有明显海胆状形貌的Zn0.5Cd0.5Se-DETA在不负载Pt的情况下具有优良的产氢速率。为进一步了解助催化剂对固溶体光催化氢评价的影响,以NiS为助催化剂,NiS/Zn0.5Cd0.5Se-DETA的产氢速率大大提高。第三,太阳能驱动的二氧化碳减排是管理全球碳平衡的一种有前途的战略。在这里,构建了Sn/Cd3（C3N3S3）2复合材料,使CO2转化为CO的选择性接近99%。吉布斯自由能计算揭示了Cd TMT和Sn对*OCHO中间体的形成具有较低的激活能垒。在Cd TMT表面形成肖特基异质结的金属Sn显著提高了光生载流子的分离效率,Sn的表面等离子体共振能扩大和提高可见光响应范围和吸收强度,提高了对CO2还原的光催化活性。