随着社会的发展和人们生活水平的提高,当今社会对能源的需求越来越大。能源短缺和环境污染问题日趋严重。因此,寻求可持续发展的清洁能源替代传统的化石燃料迫在眉睫。太阳能因其免费易得、可就地取材、无污染等优点备受各国政府和研究者的青睐。半导体光催化分解水制氢因其反应条件温和、操作简单、成本低廉、经济实用等优点受到广泛的关注,其关键是研制具有可见光响应的高活性高稳定性的催化剂。硫化物固溶体因其带隙较窄,导带及价带位置合适,被认为是最有发展前景的光催化剂之一。本文系统探究了硫化物固溶体光催化剂的合成方法、微观结构和表观形貌与产氢活性之间的关系。主要研究结果如下:1、构建一种具有p-n异质结的新型Co₃O₄/Cd_0.9Zn_0.1S复合光催化剂,其在可见光下表现出高效的光催化分解水产氢活性。当钴原子的含量为2 mol%时,Co₃O₄/Cd_0.9Zn_0.1S的产氢速率最高,为139.78 mmol·g^-1·h^-1,优于Co₃O₄/Cd_0.9Zn_0.1S-M(26.24 mmol·g^-1·h^-1)及Pt/Cd_0.9Zn_0.1S(15.69 mmol·g^-1·h^-1)。优异的产氢性能主要源于Co₃O₄与Cd_0.9Zn_0.1S之间形成的p-n结以及可见光吸收能力的增强。2、采用一步溶剂热法,改变锰源与镉源的比例,得到了不同组成和表观形貌的Mn_xCd_1-xS固溶体。当锰原子与镉原子的比例为3:7时,纳米棒状结构的Mn_0.3Cd_0.7S产氢速率最高(20.24 mmol·g^-1·h^-1)。之后以Mn_0.3Cd_0.7S为主催化剂、Cu（NO₃）₂·3H₂O为铜源,通过简单的离子交换法制得Cu S/Mn_0.3Cd_0.7S复合光催化剂,1 mol%Cu S/Mn_0.3Cd_0.7S产氢速率最高(93.03 mmol·g^-1·h^-1),明显优于纯Mn_0.3Cd_0.7S及Cu S/Mn_0.3Cd_0.7S-M。Cu S助催化剂的存在加速了光生载流子的迁移速率,可获得具有较高产氢活性的Cu S/Mn_0.3Cd_0.7S光催化剂。3、通过一步溶剂热法合成了Ni S/Mn_0.3Cd_0.7S p-n异质结光催化剂,当Ni S的含量为1 mol%时,Ni S/Mn_0.3Cd_0.7S产氢速率最高,达到65.81 mmol·g^-1·h^-1,高于两步法合成的Ni S@Mn_0.3Cd_0.7S(26.01 mmol·g^-1·h^-1)。Ni S与Mn_0.3Cd_0.7S之间紧密接触,形成大量的p-n结,有利于光生载流子的及时转移与分离,显著提高其光催化产氢活性。4、通过一步溶剂热过程,同时实现了Ni₂P负载和Ni²⁺掺杂,合成了Ni₂P/Ni²⁺-Mn_0.3Cd_0.7S复合光催化剂。Ni₂P负载和Ni²⁺掺杂后,Mn_0.3Cd_0.7S光催化分解水产氢速率显著增加。Ni₂P/Ni²⁺-Mn_0.3Cd_0.7S-10产氢速率最高,达60.45 mmol·g^-1·h^-1,是纯Mn_0.3Cd_0.7S的1474倍。Ni₂P作为助催化剂接收来自Ni²⁺-Mn_0.3Cd_0.7S导带的电子,加速光生载流子的迁移速率;Ni²⁺掺杂在Mn_0.3Cd_0.7S价带之上引入杂质水平能级,拓宽光谱响应范围,从而促进光催化分解水产氢性能的提高。5、采用一步溶剂热法,以Mn_0.3Cd_0.7S为主催化剂,合成了无定型Fe_xP修饰的Mn_0.3Cd_0.7S复合光催化剂,负载Fe_xP后,Mn_0.3Cd_0.7S的产氢活性和稳定性迅速提高,20 mol%Fe_xP/Mn_0.3Cd_0.7S产氢速率高达31.42 mmol·g^-1·h^-1,是纯Mn_0.3Cd_0.7S的766.34倍,反应24 h后,产氢速率几乎没有下降。光催化产氢活性和稳定性提高的原因归结为:无定型Fe_xP作为助催化剂提供产氢活性位点,将H⁺还原为H₂。XPS表征结果表明:Fe_xP与Mn_0.3Cd_0.7S之间形成的Fe-S键,有利于光生载流子的迁移与分离,促进光催化分解水产氢活性的提高。