能源危机和环境污染是当今人类面临和亟待解决的两大世界性难题。由于化石燃料资源的逐渐枯竭和因化石燃料的过度使用而引起日益严峻的能源紧缺和环境恶化，开发新型无污染可再生的替代能源势在必行。太阳能被认为是理想的可再生清洁能源，地球上分布着极其丰富的太阳能资源，将太阳能转化成可用的能源是人们迫切希望的。1972年，Fujishima和Honda首次报道了在二氧化钛电极上光催化分解水产氢。之后，Inoue等人报道使用半导体粉末在水溶液中光催化还原二氧化碳成碳氢燃料。利用半导体光催化技术将分布不均匀、低密度的太阳能转化为稳定、高密度的化学能已经受到普遍关注。然而，传统的TiO2光催化剂，因其光响应范围较窄和量子效率偏低，严重阻碍了其实际应用。因此，开发高效的可见光响应的光催化剂是目前的研究热点。硫化镉具有合适的能带结构，被认为是优良的可见光光催化剂。本论文主要研究CdS基纳米复合材料的制备和可见光光催化性能。　　第一，以氧化镉、半胱氨酸和硫粉为原料，乙二胺为溶剂，采用溶剂热法成功合成出CdS单晶纳米线。通过不同的Pt还原方法制备Pt/CdS纳米线复合材料。所得样品利用X射线衍射、透射电镜、紫外-可见漫反射光谱，氮气吸附、脉冲氢气化学吸附和X射线光电子能谱进行表征。新制Pt/CdS纳米线复合材料的光催化性能通过其在可见光（λ≥420 nm）光照下，乳酸水溶液中，样品的产氢活性来评估。结果显示，通过 NaBH4还原方法制备出的样品比光还原沉积法制备出的样品具有更高的光催化产氢活性。前者在少量的Pt（0.3 wt％）作为助催化剂下，产氢速率达到1.49 mmol h-1，相应的表观量子效率（QE）为61.7％。样品具有不同的光催化活性是因为还原方法影响 Pt纳米颗粒的尺寸和分散度，进而影响光催化产氢活性。NaBH4还原方法制备出的样品具有较小的Pt纳米颗粒（约为1-2 nm）和较高的分散度（72％），从而导致较高的产氢活性。另外，进一步的实验显示，球磨纳米线之后，其结构被破坏，CdS光催化产氢活性减少量超过30％，这表明一维纳米线结构能显著增强CdS的光催化产氢活性。　　第二，以醋酸镉、半胱氨酸和氧化石墨烯（GO）为原料，乙醇胺水溶液（1:1）为溶剂，采用一步微波水热法成功地制备出还原氧化石墨烯（RGO）-CdS纳米棒复合材料。这些复合材料样品在没有贵金属Pt作为助催化剂的情况下，显示出高效的光催化还原CO2性能。在RGO含量为0.5 wt％时，RGO-CdS纳米棒复合材料光催化剂显示出最优活性，CH4产生速率为2.51μmol h-1 g-1。在相同的反应条件下，这个速率超过纯CdS纳米棒样品的10倍，也高于最优的Pt-CdS纳米棒复合材料光催化剂。高效的光催化活性归因于CdS纳米棒沉积在RGO层上，其中RGO充当着电子接收器和传输介质的作用，因此可以有效地分离光生电荷载流子。此外，RGO的引入可以增强对CO2分子的吸附和活化，加速CO2转化为CH4的光催化反应。提出的RGO-CdS纳米棒复合材料的光催化反应机理通过瞬时光电流响应和电化学阻抗谱进一步确认。这项研究不仅展示了一种简单的微波水热法制备高活性的RGO-CdS纳米棒复合光催化材料，而且也揭示了利用廉价的碳材料替代贵金属在光催化还原CO2中的可能性。　　第三，通过模拟绿色植物的自然光合作用，设计制备出一种没有电子中间体的直接Z型CdS-WO3光催化剂。这些Z型异质结样品显示了更高的可见光光催化还原CO2活性。在CdS含量为5mol％时，CdS-WO3空心球样品显示出最优活性，CH4产生速率为1.02μmolh-1g-1，是纯CdS的10倍多。光催化活性的增强可能归因于Z型CdS-WO3异质结的形成，这可以使得光生电子-空穴对有效地实现空间分离，确保还原和氧化反应中心处于不同的反应区域，减少光催化反应的负反应。这项研究将为设计高效Z型光催化剂用于光催化还原CO2提供新的思路。