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随着经济的发展,能源短缺问题日益严重,光催化分解水制氢将太阳能和氢能的利用结合,极具发展前景,但目前半导体光催化剂还存在太阳能利用效率低、产氢活性差等问题。本文设计、制备了ZnIn2S4、CdIn2S4三元金属硫化物催化剂以及ZnIn2S4、CdIn2S4复合光催化剂,并采用过渡金属离子掺杂方法对其进行改性。通过X-射线衍射(XRD)、场致发射扫描电镜(FESEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、氮气吸附脱附、X-射线光电子能谱(XPS)等方法对制备的催化剂进行表征。通过光催化分解Na2S与Na2SO3组成的混合水溶液,对制备的催化剂产氢活性进行评价,并对表面活性剂的作用机理及掺杂改性机理进行了探讨。采用水热法制备的ZnIn2S4催化剂为六方晶相,溴代十六烷基吡啶(CPB)的加入有利于ZnIn2S4多孔光催化剂形貌自组装生长,并形成结构紧密的花瓣形微球,具有裂隙孔结构,吸收边位于495mm处,带隙能小,为可见光响应。当CPB用量为0.21g、水热温度为140℃、水热时间为12h、反应体系pH为2.0时所制备催化剂为具有花瓣结构的多孔微球形貌,产氢活性最高为1544.8μmol/(h·g)。采用Cr3+、Mn2+、Cu2+作为掺杂物种,对ZnIn2S4光催化剂进行掺杂改性。掺杂改性的ZnIn2S4多孔催化剂晶型仍为六方层状结构。掺杂改性的ZnIn2S4催化剂吸收边均不同程度红移,但掺杂离子的引入阻碍了纳米粒子的有序生长,形成不规则多孔催化剂。由光催化产氢评价实验可知,过渡金属离子Cr3+、Mn2+、Cu2+掺杂有利于ZnIn2S4光催化产氢活性的提高, Mn2+掺杂改性的ZnIn2S4光催化剂产氢性能较好,为3286.4μmol/(h·g)。以表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)作为模板剂,采用溶剂热法制备了立方晶相多孔CdIn2S4光催化剂。加入SDS有利于花状微球形貌的形成,可见光照射下最大产氢速率为527.5μmol/(h·g)。优化的CdIn2S4多孔光催化剂的制备条件为：表面活性剂SDS的用量为0.57g,以水作为反应介质,反应温度为160℃,水热时间为12h。Mn2+掺杂改性CdIn2S4多孔光催化剂的光催化活性显著提高,平均产氢速率最高达1296.2μol/(h·g)。最后采用水热法合成了Cdx/Zn1-xIn2S4复合半导体光催化剂。复合催化剂未能形成固溶体,随着组成中Cd2+增加,催化剂的吸收边红移。Cdx/Zn1-xIn2S4复合催化剂的产氢活性随x值增大,而先升高然后降低,当x为0.3时,产氢活性最高,平均产氢速率为590μmol/(h-g). Ni2+掺杂Cd0.3/Zn0.7In2S4催化剂吸收边蓝移,但光生电荷的分离效率提高。掺杂量为5wt%时的Cd0.3/Zn0.7In2S4催化剂的产氢活性可达3319μmol/(h·g)。以上研究结果说明,具有孔结构的ZnIn2S4、CdIn2S4催化剂的产氢活性明显高于块层状结构催化剂。离子掺杂使得催化剂的带隙能减小,光谱响应范围变宽,产氢活性增加。但离子掺杂改性后的催化剂比表面积明显降低,不利于产氢活性提高。所制备的ZnIn2S4催化剂产氢活性高于CdIn2S4。Cdx/Zn1-xIn2S4复合光催化剂的产氢活性没有明显提高,但Ni2+掺杂改性的复合催化剂由于电荷分离效率提高,产氢活性明显提高。