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当今世界,人类对能源的过渡使用与依赖所催生的环境污染问题和能源短缺危机日益严峻,发展新型可再生清洁能源迫在眉睫。通过光催化水分解产氢则是能够有效解决上述问题的可选途径之一。光催化技术的关键在于实现能量高效转换的半导体材料。然而,绝大多数的半导体光催化剂固有带隙较大,只能够对紫外光具有响应作用,这极大程度上限制了太阳能到氢能的转换效率。因此,开发出具有可见光响应且化学稳定性良好的半导体材料已经成为目前主要的研究目标。由于钙钛矿材料具有结构柔韧性和组分多样性,可以更好地调控材料的物理化学性质。本文将钙钛矿半导体为主要研究目标,通过对半导体材料的组分、结构、表面微观形貌、光吸收、表面价态元素组成等进行了调控,从而可以实现高效率的光催化活性,并进一步探究了光催化产氢活性得以改善的原因。本篇论文主要由以下三部分构成:第一部分:制备了具有良好可见光吸收性能的双钙钛矿Ba2In0.9X0.1NbO6（X=Cr,Fe,Ni）,实现了可见光条件下水分解产氢。Ba2InNbO6是一种双钙钛矿材料,其丰富的元素构成使其具有优良的物化特性。其带隙为3.1 eV,是一种良好的紫外光响应的半导体材料。该材料的固有带隙较大,不利于可见光的吸收。因此,本章通过过渡金属离子Cr3+、Fe3+、Ni2+等掺杂调控双钙钛矿化合物Ba2InNbO6的能带结构,并研究掺杂元素对晶体结构、微观形貌、表面状态等物化性质的影响。结果表明,过渡金属能够成功地引入到双钙钛矿的Ba2InNbO6的In位点,并能拓宽材料的可见光吸收范围。此外,过渡金属引入晶胞发生收缩,颗粒尺寸增大,表面亲水性也得到了极大的改善。与Ba2InNbO6相比,过渡金属掺杂的样品光催化析氢活性得到了极大的改善。其中,Ba2In0.9Fe0.1NbO6在全光谱范围（λ≥250 nm）照射下的析氢量最高,达到了158.06μmol·g-1,并且在可见光（λ≥420nm）照射下的析氢速率为31.42μmol·g-1·h-1,其对应的表观量子效率为0.16%。第二部分:制备了一系列不同Fe掺杂量的光催化材料Ba2In1-xFexNbO6（x=0,0.1,0.3,0.5,0.7）,并通过调控掺杂量进一步优化了材料的光催化性能,实现了良好的可见光下水分解制氢。上一章中通过不同种类的过渡金属掺杂优化了掺杂元素,其中,In位掺杂Fe能够有效缩短材料禁带宽度,使得光吸收从紫外光区域延伸至可见光区域,从而提高光催化水分解产氢性能。因此,本章通过优化Fe的掺杂量进一步优化材料的光催化性能。研究表明,掺杂量显著改变了材料的各项物化特性。随着掺杂量的增加,样品的晶胞逐渐收缩,颗粒尺寸团聚程度增强,光吸收能力增强,表面亲水性也发生改变。此外,掺杂后的样品的光催化活性显著优于未掺杂的样品,并且所有掺杂的样品均获得了良好的可见光催化活性。当x=0.1(Ba2In0.9Fe0.1NbO6)时,样品的光催化性能最好,进一步增加掺杂量,光催化性能反而下降。光催化性能提高的主要是源自于掺杂之后减小的禁带宽度,它为半导体材料提供了良好的光子吸收能力。而掺杂量较大时,样品的比表面积降低导致活性位点减少,光催化活性也随之降低。第三部分:制备了一种新型Aurivillius相层状钙钛矿材料Bi5Ti3CrO15,该材料表现出良好的可见光吸收能力,并成功实现了在可见光条件下水分解产氢。大部分的Aurivillius相钙钛矿是铁电体,易于自发极化,可以有效分离光生电子和空穴,表现出优异的光催化活性。因此,本章通过水热法制备了一种新型可见光响应的Aurivillius相钙钛矿Bi5Ti3CrO15。与固相法比较,水热法的优势在于合成的材料可以对形貌进行调控,并且比表面积大。通过调控水热过程中碱的浓度和水热时间对样品的结晶度和形貌进行了优化。其中Na OH的浓度达到8M,水热时间超过12小时可以获得结晶度良好的样品,此时样品也表现出均匀的片状微观形貌。所有水热法合成的材料禁带宽度都在2.45 eV左右,吸收边均在600 nm左右。其中,HT-48样品在紫外条件下（λ≥250 nm）的析氢量最高,达到2261μmol·g-1,可见光条件下（λ≥420 nm）的析氢速率达到61.83μmol·g-1·h-1。HT-48样品具有良好的片状结构,比表面积也比较大,这为样品提供更多的表面反应活性位点,且表面没有形成高价金属离子缺陷,这是光催化活性优异的主要原因,使得光催化活性提高。