二十世纪以来,环境污染的控制和治理就成为人类社会面临和亟待解决的重大问题之一,发现可替代能源是当今研究人员面临的最紧迫的挑战。太阳能作为可再生、可持续的清洁能源,有着众多应用,主要有:光-热转换、光-电转换、光-生物质以及光-化学能转换。其中,基于半导体光催化的光-化学能转换技术,在环境净化、光解水制氢、太阳能光伏电池以及CO2能源化等方面取得了广泛的应用研究。稀土元素具有独特的电子结构,特别是丰度较高的铈元素形成的氧化物（Ce O2）,被认为是有潜力的光催化半导体材料,然而其带隙宽度较宽（Eg=3.2e V）,且具有较差的光吸收能力和较高的电子-空穴对复合机率限制了其在光催化领域的应用。设计具有良好的可见光吸收能力和高效的电子-空穴对分离转移的氧化铈基催化剂十分重要。因此,本论文选择设计合成以中空氧化铈为基底材料,通过对其进行形貌调控、掺杂量子点、构筑异质结结构来改善其光催化性能。通过系统表征氧化铈基光催化材料的结构、形貌与光催化降解性能,并结合光电化学性能测试等分析探讨其光催化增强机理。具体内容如下:（1）采用一步水热法制备多壳层中空氧化铈,加入不同的表面活性剂,调控Ce O2晶体的生长,从而得到了不同壳层的氧化铈。通过SEM和TEM测试可以清晰的观察分别得到了单层（s-Ce O2）、双层（d-Ce O2）和三层（t-Ce O2）中空氧化铈,其直径分别约为500-800 nm、400-500 nm和1500-2000 nm;通过光催化降解测试可知,t-Ce O2的光催化降解性能明显优于商业氧化铈（com-Ce O2）、s-Ce O2和d-Ce O2,能在30 min暗吸附和150 min可见光光照条件下,去除83.1%的罗丹明B（Rh B）;通过UV-Vis、EIS和PL等光电性能测试可知,t-Ce O2的多壳层中空结构可使入射光多次反射从而提高对可见光的吸收,同时还会产生大量的氧空位,提升其光催化性能。（2）以中空氧化铈（h-CeO2）作为基底材料,采用PbS量子点对其进行修饰,通过浸渍法制备出一系列的PbS@h-Ce O2复合材料。通过XRD、XPS等结构测试,可知PbS QDs成功掺杂到h-Ce O2上;通过SEM和TEM测试可以清楚观察到所制备的PbS@h-Ce O2复合材料具有中空结构,其微球直径在700-800 nm左右;通过对PbS@h-Ce O2-30复合材料进行光催化降解性能测试可知,在30 min暗吸附和150 min可见光光照条件下,可以去除78.4%的Rh B;通过UV-Vis、EIS和PL等测试可知,PbS QDs的引入,提高了h-Ce O2光生载流子传输速率,还抑制光生电子-空穴的复合,从而最终实现了光催化降解活性的增强。（3）以萘二羧酸作为有机配体,Ce为中心金属,通过水热法制备Ce-MOF,将其与h-CeO2复合,形成Ce-MOF/h-Ce O2复合材料。通过SEM和TEM测试,可以观察到Ce-MOF/h-Ce O2复合材料保留了h-Ce O2的中空微球结构,其直径为600-900 nm左右;通过光催化降解Rh B测试可知,Ce-MOF/h-Ce O2-2复合材料在30 min暗吸附和150 min可见光光照条件下,可以去除95.5%的Rh B;其去除率分别是h-Ce O2和Ce-MOF去除率的7.17和4.46倍;通过UV-Vis、EIS、PL和TRPL等光电性能测试可知,具有π-π共轭配体Ce-MOF的引入与h-Ce O2形成了I型异质结结构,调整带隙结构,促进了光生电子空穴的快速分离,从而提高氧化铈材料的光催化性能。