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光催化分解水制氢是一种环境友好型策略,可将取之不尽的太阳能转化为可利用的化学能,从而缓解能源危机和环境污染。光催化过程由三个步骤组成:光吸收,电荷传输和表面反应,其中第三步是速度控制步骤。在光活性半导体上负载助催化剂可以加速表面反应,提高光催化效率。许多研究表明,过渡金属及其化合物可以作为高效的产氢助催化剂。光化学沉积是一种温和且高效的制备过渡金属基助催化剂的方法。然而,由于过渡金属电负性小且其离子的还原电位低,所以通过光化学法制备过渡金属基助催化剂是比较困难的。因此,设计非贵金属基助催化剂的沉积策略具有重大意义。光化学制备过渡金属基助催化剂的影响因素尚不明确,限制了该方法的发展和应用。深入研究光化学沉积过程的影响因素,可为制备过渡金属基助催化剂提供合理的指导。本文主要探究了在光化学沉积过程中镍离子所处的溶液环境对镍沉积物的种类、尺寸、分布、化学态和催化活性等方面的影响。本文主要研究内容如下:1.本文采用简便、快速且可扩展的光沉积方法制备了NiS改性的g-C3N4纳米片杂化光催化剂。在光的照射下,由g-C3N4纳米片产生的光生电子将吸附在g-C3N4表面的Ni（II）离子和硫脲（TU）的络合物还原生成NiS。通过改变照射时间可以简单地调节NiS的沉积量。当制备时间为20分钟时,NiS的负载量为0.76 wt%,光催化产氢速率达到最高,为16400μmol g-1 h-1,大约为纯g-C3N4的2500倍。经过10次循环,反应40小时后,光催化产氢速率没有明显下降。在52小时内,转化数（TON）为1230000,NiS的转化频率（TOF）约为23600。此外,NiS-20/g-C3N4复合光催化剂在自然太阳光下7小时内的产氢量可达到28.3 mmol g-1。通过稳态光致发光光谱和光电化学分析,提出了NiS-20/g-C3N4光催化活性提升的可能机理,即NiS助催化剂可以有效促进g-C3N4光生电子-空穴对的分离。2.本文探讨了醇（牺牲剂）和三乙醇胺（络合剂）对镍沉积物的影响。光化学过程中镍离子所处的溶液环境从根本上决定了Ni沉积物的尺寸、分散和光催化活性。在最佳实验条件下（40 vol%异丙醇和20 vol%三乙醇胺）,成功制备了高效的Ni-Ni（OH）2/CdS光催化剂。在可见光下,最佳产氢速率为428 mmol g-1 h-1,并且24小时后基本保持不变。通过光致发光光谱和表面光电压谱研究光诱导的界面电荷动力学。Ni和Ni（OH）2是优异的助催化剂,可用于促进电荷转移和提高光催化活性。3.本文采用简单易行的光化学法制备了单原子分散的Ni改性CdS纳米棒（NRs）杂化光催化剂（Ni1/CdS）,Ni负载量高达2.85 wt%。在最佳条件下,在可见光下最高的产氢速率为630.1 mmol g-1 h-1,这是目前基于CdS的最高效的光催化分解水系统之一。此外,Ni1/CdS催化剂具有良好的产氢稳定性和耐久性,且在太阳光和有氧条件下具有优异的光催化活性,这表明这个反应体系具有很大的实际应用价值。在CdS上引入单原子镍可以优化氢键结合能和电子性质,从而大大提高光催化制氢活性。