传统化石燃料的日益枯竭和其燃烧所带来严重的环境污染问题促使人们寻找清洁的新型能源。氢能作为一种高效的清洁能源因其具有广泛的应用前景而备受关注。目前工业上常用的甲烷水蒸气重整这种制氢方法不仅仅需要消耗巨大的能量,同时会生成大量二氧化碳气体。而光催化分解水可以直接将太阳能转化成化学能存储在氢气当中。光催化制氢的活性主要取决于半导体光催化剂的光吸收能力、光生载流子的分离和迁移、表面反应动力学等。本文主要针对以上几点对光催化制氢体系进行设计和优化,具体内容分为以下三个部分:(1)设计并合成了纳米石墨共轭的氮化碳(GNC-C3N4)纳米片用于光催化分解水制氢。首先,共轭的延伸使得其光吸收能力显著增强。此外,这种独特结构有助于光生载流子的分离并促进光生电子在局域π共轭电场内迁移。相比于空白氮化碳(g-C3N4),GNC-C3N4纳米片的光催化产氢速率提升了 15倍。(2)制备金属镍修饰的硫化锌镉固溶体用于光催化分解苯甲醇同时生成氢气和苯甲醛。这种不含贵金属的光催化体系的产氢速率可以达到666.3 μmol h-1,这远远高于空白硫化锌镉以及贵金属Pt修饰的硫化锌镉体系。并且其在420 nm单色光照射下的产氢量子效率高达52.5%。进一步分析研究表明,金属Ni在光催化苯甲醇脱氢过程可以加速光生载流子的分离并且有助于α-C-H键的活化。(3)通过在纳米多孔BiVO4电极表面修饰CoP纳米颗粒使得其光电催化水氧化过电势显著负移了 430mV。此外,在模拟太阳光的照射下,其在1.23 Vvs.RHE处电流密度高达4.1 mA/cm2。使用亚硫酸钠作为空穴牺牲剂的光电测试充分表明了显著提升的光电催化性质起源于CoP纳米颗粒可以高效抑制表面电荷复合。