随着工业化社会的高速发展,化石燃料的大量使用导致了严重的环境污染和能源危机。氢能由于其清洁、环保、能量高等优点,被认为是替代传统化石燃料的选择之一。在各种氢能来源当中,光催化分解水制氢具有能耗低、环保、纯度高等优点,被认为是一种理想的氢能源生产方法。随着各国对光催化研究的深入,大量的半导体光催化材料正在被广泛的研究和应用。在众多的半导体光催化材料中,硫化镉（CdS）由于具有合适的导带位置和禁带宽（2.4 eV）,对可见光利用率较高,因此受到了研究人员们的广泛关注。但是单体CdS的光催化活性其实并不理想,主要由于在光催化过程中,CdS的光生载流子总是会在很短的时间内复合。另外大多数文献中报道的CdS都是无规则的颗粒状,其比表面积非常小,不能提供丰富的反应活性位点。本论文针对上述的两个弊端,通过对CdS晶相和形貌的调控进而优化其能带结构和光吸收特性,达到大幅度提高CdS在可见光下分解水制氢能力的效果。本论文的主要研究内容及结果如下:（1）设计并构建了具有最佳晶相比的CdS同质异晶结上的低能暴露晶面,促进光催化制氢过程中的电荷定向转移。存在于低能晶面之间的费米能级差作为驱动力促使电子（e-）和空穴（h+）分别并同时向六方晶相CdS（102）面和立方晶相CdS（111）面定向转移。具有最佳晶相比的CdS的光催化产氢速率达到了32.95 mmol g-1 h-1,远远大于只具有高能晶面的单相CdS,甚至优于其它文献中所报道的负载贵金属的CdS基光催化剂。该工作提出的具有最佳晶相比的同质异晶结上的低能晶面光催化剂的构建方法,突破了人们长期以来只追求高能暴露晶面的思维局限,并将打破人们对光催化材料表面结构的固有理解。（2）光催化剂中光生电子和空穴的严重复合限制了太阳能的高效转化。在库仑电场的束缚下,光生e-/h+分别并同时转移到还原/氧化位置是非常困难的。本文通过将Cd2+的4d10轨道与g-C3N4中的sp~2杂化N进行配位,导致g-C3N4相反电荷中心处于不重叠状态,从而构建内置自发极化电场（ISPEF）以促进电荷的空间分离和迁移。实验结果表明,CdC3N4光催化制氢效率显著提高,并伴随连续的H2气泡。通过理论计算和霍尔效应,本文首次揭示了具有内建自发极化电场（ISPEF）的CdC3N4光催化剂在可见光照射下的光催化机理。这一研究策略为设计高效转化太阳能的极化半导体材料提供了一个新视角,同时提供了一种制备先进半导体材料的研究思路。