随着全球科技的不断进步,社会和经济的持续发展,对能源的需求己经超出生态和环境的可承受能力,能源危机与环境问题日益严重,已成为制约人类社会可持续发展的关键性问题。因此获取可再生的清洁能源已成为当今社会密切关注的问题。氢气作为一种可循环再生的能源,其燃烧过程中的产物只有水,不会产生有害物质或释放温室气体,对环境没有任何危害,因此引起了社会的广泛关注。太阳能作为一种取之不尽的清洁能源,辐射到地球的能量远远超过全球每年的能源消耗,充分利用可以有效缓解当前能源短缺的问题。光催化水分解作为一种可以将太阳能转化为化学能的绿色可持续技术,反应条件温和,清洁环保,受到了科研人员的广泛关注。水无法直接吸收利用太阳能,因此光催化技术的发展离不开光催化剂的支撑。近年来,科研工作者开发并制备了一系列的光催化材料,并通过各种方法改善了光催化材料的光吸收范围以及光生电子-空穴对的分离、转移效率。然而,目前所制备的光催化材料整体的光催化效率仍然有限,因此,如何制备并构建高效的光催化体系对解决全球能源危机有着重要的战略意义。吸光单元与反应单元构筑的复合催化剂因其出色的光催化性能获得了广泛的关注。界面是复合材料中极为重要的微结构,作为不同单元连接的桥梁,对复合材料的电子传输及催化性能有重要影响。优化复合光催化材料的设计策略应以协同提升光吸收、载流子分离和电荷利用效率为原则。合理有效地调控吸光单元光生载流子的分离、定向传输,除了关注复合材料各组分间的能级匹配以外,还应注重组分之间的兼容性、稳定性和目标反应的选择性。本论文以构建高效的复合光催化剂为目标,对光生载流分离效率的增加和光催化水分解产氢活性的提升进行重点研究。逐步从对材料形貌、结构的调控,到增加光催化反应的活性位点,再到复合材料的设计,以增强光生载流子的分离效率和提高光生电子光催化反应的利用率,最后到控制半导体材料相的转换,进一步提升光生载流子的分离利用率。主要工作内容包括:（1）针对传统的TiO2光催化材料对光催化性能和形貌结构调控方面的要求,通过一种简单的溶剂热与油浴相结合的合成方法,制备了具有三维花状核壳异质结构的Ti O2@Ni（OH）2催化剂。结果表明:Ti O2@Ni（OH）2催化剂表现出5.3μmol·g-1·h-1的光催化水分解产氢速率,与纯Ni（OH）2和Ti O2相比,分别提升了近56倍和6.5倍。这种核壳结构的构建,成功将基于Ti O2材料的光响应范围扩展到可见光区域,而且有效提升了Ti O2基光催化剂的比表面积和孔隙度,为光催化析氢反应提供了更多的活性位点。另外,作为p型半导体,Ni（OH）2与Ti O2在界面处形成p-n型异质结构,由于内部电场作用,光生电荷会在Ti O2和Ni（OH）2之间发生转移并得到有效的分离。具体来说,由于Ni2+/Ni的电位略低于Ti O2导带的能级,并且因为独特的p-n型异质结构的存在而产生的内部的电场驱动力,光生电子将很容易从Ti O2的导带（CB）转移到Ni（OH）2上,从而达到改善Ti O2光生载流子分离效率的目的,提高光催化水分解产氢活性。（2）TiO2的带隙较宽,经过改性后也只能吸收少部分的可见光,这是其局限性所在。共价有机框架（COFs）材料具有独特的通道结构、出色的表面积和可见光响应等优点。为此,以TP-COF为吸光单元,构建了一种简便可行的TP-COF/Ti O2杂化材料制备策略。在可见光的照射下,所制备的TP-COF/Ti O2杂化材料均表现出比纯Ti O2和TP-COF更高的光催化活性。其中,TP-COF/Ti O2=3:1杂化材料表现出最佳的光催化产氢速率,可达21.9mmol·g-1·h-1,与纯TP-COF相比,提升了近三倍。光催化活性的显着提高不仅是因为TP-COF和Ti O2纳米片之间带隙结构匹配良好,还因为有机官能团和半导体之间光生电子的有效分离和转移。此外,TP-COF/Ti O2=3:1杂化材料中的Ti O2同时暴露了（001）和（101）晶面,可以形成表面异质结,继而光生电子可以从（001）面转移到（101）面上,从而进一步增强电荷的分离效率。该策略为各种高效可见光诱导的有机半导体光催化剂的设计和合成提供了新的途径。（3）为了进一步降低光催化材料的使用成本,基于静电自组装作用,制备了COF/Mo S2复合材料。在不添加任何贵金属助催化剂的条件下,通过可见光的照射,光催化产氢活性最高可以达到1.71 mmol·g-1·h-1,与纯COF相比,提高了近35倍,并且随着复合材料中金属相二硫化钼（1T-Mo S2）的增多,光催化产氢效率越来越高。在实验中,主要是通过控制反应温度制备了不同金属相含量的Mo S2。实验发现,随着反应温度的降低,由于反应过程变得更加不充分,导致了更多亚稳态Mo S2（1T-Mo S2）的产生,从而提高了Mo S2中金属相的含量。两者导带之间的能级差保证了来自COF的光生电子可以有效转移到Mo S2上,并且二者相近的导带位置有效保留了光生电子的还原能力。而且,与半导体相二硫化钼（2H-Mo S2）相比,受到1T-MoS2金属特性以及大量缺陷的影响,激发的光生电子更容易转移到1T-Mo S2上,1T-Mo S2上会形成富电子环境,从而被质子消耗以产生氢气,这有效提高了来自COF光生载流子的分离效率,进一步地,提高了光催化水分解产氢性能。