摘要:由于全球能源危机和环境污染等问题,光催化分解水技术将太阳能转化为氢能成为解决目前严峻形势的热门方案之一。近年来,研究人员在光催化领域已经探索了各种各样的光催化材料,在现有的光催化剂中,金属硫化物由于其优异的太阳光谱响应和良好的光催化活性引起大家广泛的研究。本论文主要对三元金属硫化物ZnIn2S4（ZIS）展开研究,用来理解和解决硫化物基光催化剂所存在的问题:在可见光照下如何有效抑制光生载流子的复合以及怎样提高光生载流子的分离与迁移效率,最终达到高效的光催化产氢效率。本论文的研究内容主要包括:1.在不同的水热法条件下制备了6组纯六方ZIS。实验结果表明在200℃/24h的水热条件下制备的ZIS-6具有优良的结晶性、较好的表面形貌和优异的可见光吸收性能。更重要的是ZIS-6相比于其它5组样品具有更高的光催化活性和循环稳定性,原因是其样品表面的完整结晶的花瓣状纳米片能够有效地传输和迁移光生载流子,减少了光生空穴对自身的腐蚀,从而提高了光催化活性及稳定性。2.首先通过水热法制备了纯ZIS,并在高温、氢气压力处理下获得了氢化后的ZIS（H-ZIS）。氢化处理能够在ZIS表面产生大量的缺陷,使得H-ZIS对可见光的吸收性能增强。通过研究后发现这种缺陷是硫空位,在可见光照射下硫空位能够捕捉H-ZIS产生的光生电子,促进了光生载流子的分离和迁移,有效抑制了光生电子-空穴对的复合。最终H-ZIS表现出了优异的光催化性能,析氢速率高达1.9mmol h-1 g-1,约是纯相ZIS的8.6倍。3.通过水热法成功制备出了一系列不同重量比WO3纳米颗粒（WNp）负载到ZIS表面的复合光催化剂。WNp的负载显著增强了ZIS在可见光照射下的光催化析氢能力。通过一系列的表征和测试对其增强的光催化机制进行了深入地探索后发现,WNp不仅能够提高ZIS光生载流子的分离效率而且延长了其光生电子的寿命。最终负载5wt%WNp的W5-ZIS复合光催化剂表现出了最优的光催化活性,并且证明了WNp和ZIS之间具有协同效应的Z型电荷转移机制。