半导体催化光解水产氢技术因其绿色，成本低，可规模化等诸多优势而备受关注。随着实验和理论知识的不断探索和积累，光解水产氢技术有望在未来工业制氢工艺中得到应用，这对缓解当前全人类所面临的环境污染和能源危机大有裨益，且极有可能给人类社会的发展带来一场新的革命。　　半导体硫化镉(CdS)有诸多优异性能，如相对较窄的带宽，合适的产氢带边结构，相对较高的载流子浓度等，是光解水产氢催化剂的理想之选，但是单一CdS在光解水产氢中存在光生电子-空穴易于复合的问题，制约着其催化产氢效率的进一步提升。基于解决上述问题，本文开发了CdS基Z-Scheme结构和MoS2/CdSⅠ-型纳米异质结结构的催化剂，研究内容主要包括如下三部分:一、海胆状Au@CdS/WO3异质结催化剂的制备及其可见光下催化产氢性能的研究　　全固态Z-Scheme结构催化剂在拓展半导体材料使用范围和降低载流子复合中起着重要的作用。可见光响应全固态Z-Scheme结构催化剂有利于提高光的利用率，但目前无掺杂制备该类催化剂的方法仍鲜有报道。本文采用简单的光沉积法制备了无掺杂海胆状微纳异质结结构催化剂Au@CdS/WO3，整个制备过程中无表面活性剂添加。该全固态Z-Scheme结构催化剂在可见光辐照下表现出良好的光解水产氢活性。　　二、MoS2纳米片/CdS纳米棒Ⅰ-型异质结可见光高效产氢催化剂的制备与性能的研究　　贵金属/半导体复合型催化剂光催化产氢效率较高。但贵金属价格昂贵和资源短缺制约了其进一步开发和应用。基于解决上述问题，本章中利用构筑异质结的方法，制备了可见光下有响应的无贵金属负载的MoS2/CdS复合型催化剂。从所制备的催化剂的形貌看，部分结晶的MoS2均匀地分散生长在单晶CdS的纳米棒上。由于MoS2和CdS之间形成了异质结结构，光生电子和空穴得到了有效分离，且CdS为纳米单晶结构，这有利于缩短载流子传输路径，使得载流子复合几率大大降低。除此之外，部分结晶的MoS2为光催化产氢和空穴的捕获提供了大量的活性位点和空间。因此，MoS2纳米片/CdS纳米棒催化剂表现出极高的光解水产氢活性，最优活性为49.80 mmol g-1h-1，对应于420 nm的表观量子产率为41.37％。该效率是目前报道的所有MoS2/CdS异质结和CdS-贵金属基催化剂中产氢活性最高的。该催化剂的成功制备为开发廉价高效的光解水催化剂提供了新思路。　　三、一锅法制备MoS2/CdSⅠ-型高效可见光产氢纳米异质结催化剂的形成过程和催化机理的研究　　单一半导体光解水催化剂往往受限于高电荷复合而催化活性较低。为了克服这一缺陷，将之与助催化剂进行复合是一种行之有效的方法。但是从目前的报道看，合成复合型催化剂的步骤都比较繁琐，急需进一步简化其制备方法。基于此，我们开发了一种新的、简单的一步溶剂热法，用以制备MoS2/CdS异质结结构催化剂。从形貌上看所制备的催化剂，纳米点低结晶度MoS2原位生长在CdS纳米棒上，为催化产氢反应提供了大量的活性位点。仔细研究发现，MoS2/CdS异质结的形成经历了CdS均相成核和MoS2异相成核两步成核过程。可见光下（λ≥420 nm），最高催化产氢活性为60.28 mmol g-1h-1，该值是目前报道的MoS2/CdS复合型催化剂中活性最高的。研究发现其高的催化活性一方面与低结晶度的MoS2大量活性位点的暴露有关，另一方面与CdS和MoS2形成的异质结结构有关，异质结的形成加速了电荷的分离从而降低了电子-空穴的复合几率。这一新的合成方法也为其它类型异质结催化剂的合成提供了思路，采用该方法有望合成活性更高的光解水产氢催化剂。