光催化水解产氢是利用光催化剂将太阳能转化为化学能的反应,是一种极具前景的可持续开发氢能的方法。但是迄今为止,大多数单组分半导体光催化剂从太阳能到氢能的转换效率较低。近年来,许多人在开发高性能光催化剂方面付出了巨大的努力。硫化镉（CdS）作为光催化析氢的半导体催化剂,拥有合适的能带结构,在可见光区响应且其形貌结构具有可调性,是一种非常有前途的半导体析氢光催化剂。然而,纯CdS因光生载流子的易复合、易被光腐蚀和光催化活性不高等缺点,限制了其在光催化中的应用。氮化钨（WN）是一种新发现的二维（2D）过渡金属氮化物,是一种具有优异析氢性能的多功能材料,在能源相关的应用有着非常广阔的前景。它拥有超薄二维片状结构,利于析氢反应的d带中心和优良的导电性等多个优点,被电催化析氢领域广泛应用。我们提出将一些性能优良的析氢电催化剂作为光催化析氢反应的有效助催化剂的方案,使其具有可替代贵金属的潜力。通过上述分析,选择WN作为非贵金属助催化剂,通过静电驱动组装和水热法将CdS纳米颗粒固定在WN纳米片上。WN优异的电导率使得WN与CdS的非均相界面更容易形成肖特基势垒,可以为光催化剂分解水构建一个快速通道。结果表明,在不使用任何含贵金属的助催化剂的情况下,可见光照射下的产氢率为22.3 mmol/g/h,是CdS纳米粒子的9.28倍。经过3次连续10 h反应循环后,20WN/CdS样品在可见光照射下的析氢活性还有原始光催化93.2%。最后,我们进一步揭示了提高水分解效率的潜在机理,并提出增强的光催化析氢活性可以归因于增强的可见光吸收、构建良好的异质结界面、通过肖特基构型加速电荷转移,实现高效析氢。为光催化高效制氢催化剂的构建提供了新思路。在光催化分解水的反应时,通常都要在反应体系中添加牺牲剂来提高催化效率和稳定性。然而添加牺牲剂的方法用于光催化分解水不仅抑制了反应体系中氧气的生成,而且增加了经济成本,不符合可持续发展和绿色环保的要求。为了使CdS摆脱牺牲剂的限制,可以在CdS中进行元素掺杂。通过在过渡金属晶格中掺杂P原子,可以使催化剂具有更加适合的H2吸附自由能和更高的耐腐蚀性能。在本文中,我们先制备了掺了P的CdS（CdS-P）,测试它的光催化纯水析氢性能,然后将WN与CdS-P耦合以形成异质结来提高CdS-P的光催化纯水析氢。掺P硫化镉的产氢速率在光照两小时后几乎为零,复合氮化钨后虽然反应速率有所提升,但变化趋势相似,就是光照两小时后,性能极差,对其光照5小时后的二次产氢实验中发现,无产氢活性,说明,氮化钨的加入,虽然可以提高掺P硫化镉的产氢速率,但对改善其稳定性的效果不大,无法进行长期产氢。结果表明在可见光照明下,CdS-P在纯水中有产氢活性,且负载WN后的CdS-P活性得到增强,但稳定性改善不理想。具体来说,CdS-P通过电子陷阱可以提高电荷分离效率和抑制光诱导电子和空穴的复合速率,有效地延长电荷载体的寿命。在WN表面负载CdS-P后,形成了异质结,进一步促进了光生电荷的分离,增加了光催化水解产氢活性。