煤、石油、天然气等不可再生资源的消耗导致环境污染日益严重,开发和使用清洁的可再生能源迫在眉睫。利用太阳能光催化分解水制氢被认为是解决化石能源紧缺和环境污染问题的有效途径之一。光催化分解水制氢体系非常复杂,光催化剂和助催化剂的选择是影响催化剂光催化效率的两个关键因素。选择适当的光催化体系,提高光催化剂的光生载流子的分离效率可以有效提高催化剂的光催化活性和氢气产生速率。因此开发廉价高效的光催化体系已逐渐成为本领域的研究热点。本文首先结合光催化分解水制氢原理,简要介绍了光催化剂和其助催化剂的种类和作用,分析了几类重要的光催化剂和助催化剂的特点及作用机理。在研究部分,本文首先制备了稳定性较高的三元硫化物CaIn₂S₄,以具有类金属性的Ni₂P为助催化剂,制备了Ni₂P修饰的CaIn₂S₄复合物。研究结果表明,Ni₂P可以有效提高CaIn₂S₄的光催化产氢活性,当其负载量达10%时,复合物具有最佳的产氢活性,其活性甚至高于Pt修饰的CaIn₂S₄。表征结果显示,Ni₂P具有一定的类金属性,其对CaIn₂S₄的修饰可以形成类金属-半导体异质结。在光催化产氢过程中,由于Ni₂P的类金属性,促进了CaIn₂S₄表面光生电子的转移,同时Ni₂P良好的还原能力促进了光生电子的消耗,因此Ni₂P/CaIn₂S₄复合物的光催化产氢活性有了明显提升。催化剂的形貌、表面态等会直接影响到其在电催化产氢过程中的过电势。光催化与电催化过程类似,光催化过程中助催化剂的形貌、结构、表面态等也会影响到其光生载流子的分离与传输。因此,本文分别制备了具有不同形貌特征的Ni₂P纳米材料,研究了材料形貌特征对其在酸性电解液中的电催化分解水制氢性能的影响。结果显示,具有超薄片状结构的Ni₂P纳米材料表现出更高的催化活性,其具有良好的稳定性。基于以上研究,在论文的最后一部分,选择了具有超薄片状结构的Ni₂P为助催化剂,以同样具有超薄片结构的ZnIn₂S₄为光催化剂,实现了二维下Ni₂P/Zn In₂S₄复合物的制备,并研究了Ni₂P形貌对复合物光催化产氢活性的影响。结果表明,二维-二维Ni₂P/ZnIn₂S₄复合物相比于零维-二维的Ni₂P/Zn In₂S₄复合物具有更高的光生载流子分离效率和产氢效率。其中10%的二维-二维Ni₂P/ZnIn₂S₄复合光催化剂在420±20 nm下的量子效率高达7.7%。这主要是因为二维助催化剂的修饰可以有效增大光催化剂和助催化剂的电子传输面积,从而更为有效的提高了复合材料的光催化活性。