氢能被国际能源署定义为“高级”能源,是一种理想的优质清洁能源。目前,氢气主要来源于化石能源的水蒸汽重整过程。然而,对化石燃料过度依赖已经引起一系列的环境问题,如温室效应、酸雨、水体污染等,当前亟需发展绿色制氢技术来缓解能源短缺和环境问题。光催化技术被认为是一种可以利用太阳能从水中获取氢气的理想途径。传统的光催化剂如Ti O₂因其带隙较宽只能吸收紫外光,Cd S容易产生光腐蚀,含有重金属元素等不利于实际应用。具有二维层状结构的石墨相氮化碳（g-C₃N₄）因具有良好的的物理化学稳定性、合适的能带结构、可见光响应等优点引起了广泛关注。但其可见光吸收能力（λ<470 nm）不足、比表面积小、导电性差、光生载流子复合率高等,限制了其光催化制氢性能。并且光催化反应是一种复杂的多相催化过程,单组一分材料要获得很高的制氢效率极其困难,一般通过与其他半导体结合构建异质结来提高g-C₃N₄光催化性能。近年来,过渡双金属氧化物因其优异的光电性能和潜在的应用前景受到广泛关注。双金属氧化物拥有比单金属更高的电导率,更低的产氢过电势,其中多种的不同价态阳离子能够提供丰富的表面氧化还原位点。基于以上分析,本文将两种过渡双金属氧化物和石墨相氮化碳相结合,构建了MCo₂O₄（M:Ni,Cu）/g-C₃N₄异质结,主要研究内容和结果如下:（1）采用原位煅烧法将Ni Co₂O₄纳米颗粒负载在g-C₃N₄纳米片上。光催化分解水产氢实验结果表明,17.5 wt%-Ni Co₂O₄/g-C₃N₄样品显示出优良的光催化性能,其在5 h内的产氢速率为5480μmol?g^-1?h^-1,优于Co₃O₄/g-C₃N₄,Ni O/g-C₃N₄和Pt/g-C₃N₄样品,Ni Co₂O₄/g-C₃N₄在光照20 h后依然保持较高的活性。在400（±7.5）nm光照射下,17.5 wt%-Ni Co₂O₄/g-C₃N₄的产氢量子效率可达4.5%。分析结果表明,Ni Co₂O₄/g-C₃N₄复合样品的电子空穴转移路径遵循Z型机制,即g-C₃N₄导带中的e^-和Ni Co₂O₄价带中的h⁺会在空间电荷区复合,而在g-C₃N₄价带上保留的h⁺氧化三乙醇胺（TEOA）,Ni Co₂O₄导带中的e^-与水中的H⁺反应生成H₂,这样可以有效地抑制光生载流子的复合,而且镍离子和钴离子的共存赋予了其更丰富的活性位点和更好的载流子传输性能,使复合样品的光催化性能大大提升。（2）在二维g-C₃N₄表面原位沉积Cu Co₂O₄纳米颗粒的方法,制备了高分散Cu Co₂O₄纳米颗粒负载的g-C₃N₄异质结光催化剂。在TEOA牺牲剂中,Cu Co₂O₄/g-C₃N₄的最高产氢速率可达4187.6μmol?g^-1?h^-1,同样明显高于Co₃O₄和Cu O修饰的g-C₃N₄。通过光电化学和NH₃-TPD表征,从表/界面角度着重分析了负载双金属Cu Co₂O₄的异质结催化剂与单一金属氧化物负载的光催化剂的差异。结果表明Cu Co₂O₄/g-C₃N₄具有更快的表面反应动力学和更多的表面酸性位点,有利于H₂从催化剂表面析出以及TEOA在催化剂表面的化学吸附。此外,通过光降解Rh B和光沉积Pt纳米颗粒揭示了Cu Co₂O₄和g-C₃N₄界面间载流子的传递途径,表明Cu Co₂O₄/g-C₃N₄光催化剂电荷载流子的转移路径符合Z型转移机理。