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随着社会工业化不断加快和人口快速增长,环境污染与能源短缺已经成为当今人类可持续发展所面临的两大主要挑战。太阳能因其储量丰富、易获取、清洁且取之不尽等特点而受到广泛关注。半导体光催化技术可以将太阳能直接转化为可储存运输的化学能如氢气或甲醇等能量载体,也可将它作为动力驱动光催化氧化还原反应进而处理环境中难以降解的有机或无机污染物。过渡金属硒化物具有独特的电子能带结构、类过氧化氢酶特性、物理化学性质稳定且地球储量丰富等优势,使其成为一类极具发展前景的光催化材料。但单一半导体光催化剂由于光捕获能力弱、光生电荷分离效率低、表界面反应速率慢以及选择性差等因素严重制约了实际应用。因此,如何合理设计与开发新颖的硒化物光催化体系,精确调控材料的结构组成和微观形貌,优化表界面反应活性位点以实现光催化反应过程的高活性和高选择性,仍是目前光催化技术最核心的问题。本论文以过渡金属硒化物（FeSe2和NiSe2）、石墨相氮化碳（g-C3N4）和红磷（RP）为主要研究对象,通过形貌调控和异质结构建等策略成功构筑了二维-二维面内异质结、二维/二维面面异质结以及零维/三维点面异质结光催化体系,深入研究催化剂的微观形貌、异质结组合方式、异质结界面电子/空穴分离与传输路径等因素对于光催化活性和稳定性的影响,揭示光催化反应过程中制约表界面反应速率的控制步骤,从而为设计和制备简单、高效、稳定的光催化体系提供一些借鉴。主要研究内容和结果如下:（1）过渡金属硒化物（MSe2,M=Fe和Ni）的制备及其光催化性能研究采用一种简单快速且相似的热注入法成功地合成了FeSe2和NiSe2半导体光催化材料。研究发现,FeSe2和NiSe2分别是由褶皱的二维纳米片（直径约为50-200 nm）和零维纳米颗粒（粒径约为20 nm）组成的。产氢实验可知,在0.15/0.35 mol/L Na2S/Na2SO3溶液且无贵金属助催化剂（Pt、Au、Ag等）条件下,单一FeSe2和NiSe2的光催化产氢速率分别为985.7μmol?g-1?h-1和1004.5μmol?g-1?h-1。稳定性实验表明,FeSe2和NiSe2在连续产氢12 h后的产氢性能和晶体结构几乎没有变化,表明二者具有良好的稳定性。（2）FeS-FeSe2二维-二维面内异质结的构建及其光催化性能研究异质结界面结构调控是控制界面电荷产生、分离以及催化反应路径的有效方法。通过低温快速成核和热注入硒化法首次构建了FeS-FeSe2二维面内异质结光催化剂,考察了所制备样品的结构组成、光学性能及产氢活性,揭示材料的微观结构和性能之间的关系。研究表明,FeS-FeSe2表现出较高的光解水产氢活性,其产氢速率可达2071.1μmol·g-1·h-1,分别是FeS和FeSe2的4.69和2.05倍。通过光电流、阻抗谱、空穴注入效率、自由基捕获试验及H2O2检测等分析了该体系光催化活性增强机理,结果可知增加的载流子密度、较长的电子寿命、较高的空穴注入效率以及连续的两步-两电子还原路径是该体系提高产氢效率的关键所在。（3）FeSe2/g-C3N4二维/二维面面异质结的构建及其光催化性能研究二维层状异质结由于其优异的光电性能及界面传输特性在光催化领域受到了广泛关注。采用高温煅烧-原位沉积法合成FeSe2/g-C3N4二维面面异质结光催化剂,并详细探索了面面异质结在构建纳米异质结领域及光催化分解水中的应用。在Na2S/Na2SO3溶液中,较优的样品15%FeSe2/g-C3N4产氢速率可达1655.6μmol?g-1?h-1,分别是g-C3N4和FeSe2的2.65和1.73倍。光电测试表明,复合样品具有增强的可见光捕获能力和良好的电荷分离效率。通过活性氧自由基捕获、EPR和比色法检测光催化过程中所产生的?OH和H2O2,结果显示FeSe2/g-C3N4可以通过O2的两电子还原过程生产H2O2,进而分解成?OH。光催化性能增强机制可归因于在g-C3N4和FeSe2之间形成较大的二维异质结界面,电荷载流子分离和迁移速率增加以及H2O2快速分解。（4）NiSe2/RP零维/三维点面异质结的构建及其光催化性能研究构筑三维多孔结构也是提高半导体光催化性能的有效手段之一。通过简单水热法制备纳米级多孔类蜂窝状RP,随后采用原位化学沉积法在RP表面负载NiSe2纳米颗粒,从而构建NiSe2/RP零维/三维异质结光催化体系。产氢实验可知,NiSe2的最优负载量为5.4%,复合样品的光催化产氢速率可达1968.8μmol?g-1?h-1,分别是RP和NiSe2的2.32和1.90倍。产氢速率提高可能来源于光响应能力增强、独特的三维多孔结构、良好的界面接触、II型异质结转移机理以及连续的两步两电子还原过程。该研究为设计零维/三维纳米异质结光催化系统和探索多步电子转移过程在实现太阳能的高效利用方面具有重要意义。