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能源危机和环境污染情况日益严重,制备无污染、高清洁的H2能源,成为代替传统化石能源的可行性方案。介于此,本文主要研究基于CN和Cd S的复合型纳米半导体材料的制备,构建特殊的电荷传输路径,提高可见光驱动下分解水制H2的催化性能,同时探讨光催化剂的光学性能、电学性能以及光解水的反应机理。本文主要涉及三个研究内容:1、通过水热合成法用双金属磷化物(Co Mo P)纳米颗粒修饰CN纳米片,成功制备了纳米光催化剂Co Mo P/CN,在HER中表现出可喜的光催化活性,可见光照射5h后的H2产量达到646.4μmol,是纯CN的66.7倍之多。FTIR、XRD、FESEM和TEM的表征结果显示,复合催化剂具有良好的晶型和特有的官能团,UV-vis DR、瞬态荧光和电化学的测试结果显示,复合物催化剂具有更强的可见光吸收性能和电化学性能。附着在CN表面的纳米颗粒Co Mo P为HER过程提供了足够多的活性位点,使其电荷与空穴的分离效率、光生电子的转移效率得到极大提高,加速了在水中的还原反应速率并提升了H2产量。针对在EY敏化体系中高效的光催化析氢活性,提出了可能的电荷传输及HER机理。2、在Cd S@CN纳米复合材料上光沉积Ni(OH)2,构建了Cd S与CN之间特殊的电荷传输通道,使光生电子能高效的转移至活性位点Ni2+/Ni簇上,显著的加速了电子与空穴的分离。制成的复合型催化剂Cd S@CN/Ni(OH)2极大地提高了HER速率,5h后的H2产量达到1445.58μmol,分别是Cd S和CN的39.5倍和149倍之多,其对应的AQE为5.59%。FESEM、TEM、XRD、XPS、UV-vis DR和BET等表征结果显示复合催化剂具有较好的晶型结构、元素具有特定的化合价态和更强的可见光吸收能力,比表面积得到提升。稳态瞬态荧光光谱和电化学表征结果显示Cd S@CN/Ni(OH)2的光电流密度最高、阻抗最小、光生电子寿命最长,综合显示出更优的光电化学性能。同时,提出了在可见光照射下,乳酸溶液作为牺牲试剂,复合型半导体材料光催化分解水制H2的反应机理。3、构建了有独特光生电荷传输路径的Z型异质结Cd S@WO3,使WO3的CB上的光生电荷直接传递到Cd S的VB上并与之空穴复合,有效抑制Cd S上光生空穴和电子的复合,在可见光下能高效分解水制H2。以乳酸溶液为牺牲试剂,催化剂Cd S@WO3/Co P在可见光照射5h后的H2产量为736.89μmol,分别是纯Cd S和WO3的20.2和24.5倍,对应的AQE为1.72%。XRD、TEM、XPS表征结果显示出催化剂有高的结晶度、纳米棒状的微观形貌和元素特定的化合价态分布。UV-vis DR、PL、电化学测试结果显示出Cd S@WO3/Co P对可见光的吸收强度最高,光电流响应最强,有效提高了光生空穴和电子的分离效率,其光学和电学性能均优于对比催化剂,并根据其结果详细的计算并分析了催化剂的能带结构。具有特殊能带结构的Z型异质结Cd S@WO3搭载Co P后,有更多的活性位点,提高了光生电荷的传输速率,促进了还原反应的发生,提升了H2产量。同时,探究并提出了基于Z型异质结Cd S@WO3上的电荷转移机制和HER机理。