光催化剂能够利用太阳光分解水制氢、还原二氧化碳和降解污染物,为解决能源危机和环境污染问题提供了新的途径。一方面,半导体为基础的光催化剂已经进行了广泛和深入的研究,但是依然存在光响应范围较窄、太阳光利用效率低,光生电子-空穴对复合严重等不足,导致光催化效率低。由于较高的稳定性和催化活性等优点,锐钛矿TiO₂和类石墨氮化碳（g-C₃N₄）成为光催化领域的研究热点。另一方面,具有表面等离子共振效应的表面等离子体光催化剂逐渐兴起,由于其宽光谱的吸收,有效的光生电荷的分离,引起了人们极大的兴趣。表面等离子共振效应主要存在于在光催化体系中扮演助催化剂的贵金属中（例如Au、Ag、Pt）。但是单独的贵金属作为光催化剂鲜有报道,非贵金属的报道就更少。本论文研究了半导体和表面等离子共振Cu为基础的光催化剂的催化产氢性能,通过各种方法提高光生电荷的分离效率,增强光催化性能,内容如下:1.采用水热法合成锐钛矿TiO₂,进一步负载Cu纳米粒子,然后采用藻红B进行敏化。在三乙醇胺作为牺牲剂的条件下,最高的光催化产氢速率达到了13.4 mmol g^-1 h^-1,是纯TiO₂的37倍。在6个4小时的光催化循环中,光催化产氢活性没有明显的降低。2.通过热聚合法合成多孔g-C₃N₄,在表面沉积Cu-Cu₂O或者Cu纳米粒子,进一步采用藻红B敏化。相比于单独的g-C₃N₄,改性复合物的光催化产氢效果得到了极大的提高。3.以乳酸为还原剂,光还原得到表面等离子共振的Cu纳米粒子光催化剂。通过与碳材料（石墨烯和碳量子点）的结合,复合材料的光催化性能得到了显著的提升。最高的光催化产氢速率达到了64 mmol g^-1 h^-1,是纯Cu纳米粒子的两倍。更重要的是这些表面等离子共振的光催化剂表现出了宽光谱的响应,甚至在近红外区依然有光催化活性。4.采用水热法合成了树枝状的具有表面等离子共振效应的CuNi双金属光催化剂,这种催化剂也展现出了近红外的光催化活性。通过调控双金属的比例和碳材料的修饰量得到了最佳的光催化效果。另外我们发现双金属/碳材料复合物在没有牺牲剂的条件下依然具有产氢的能力,实现了全分解水。5.通过水热法合成树枝状的具有表面等离子共振效应的CuCo双金属光催化剂。在太阳光照射下实现了全分解水。在光催化过程中我们发现产氢速率开始较低,后来升高并稳定,是由于部分氢气吸附在Co纳米片上。这种光催化剂实现了产氢储氢一体化。