近年来,随着人们对环境问题的日益重视,寻找绿色清洁的化石能源已经成为人们研究的热点之一。氢能作为一种新型能源,不仅能够很好的解决能源危机,还能有效地避免化石燃料燃烧带来的环境污染问题,因此受到了世界范围内研究学者的青睐。在众多制备氢气的方法中,利用太阳光照,光催化分解水产生氢气,是一种简单快速制备氢气的方法。半导体光催化剂作为光催化反应中重要的中间媒介,能够将太阳光转化成氢能,是人们研究的重点。但大部分的半导体光催化剂只在紫外光下表现出良好的催化活性,如TiO2、ZrO2、SrTiO3等,所以需要寻找合适的可见光催化剂。g-C3N4由于自身内部高度的聚合度和庚嗪环的存在,可以吸收波长小于400 nm的光,在可见光区域表现出优异的光催化性能。虽然g-C3N4具有合适的禁带宽度,有效的利用可见光的优点,但单纯的g-C3N4存在电子空穴对容易重组、量子效率低等问题,常常需要通过改性技术改善其光催化性能。CdS具备合适的禁带宽度,它的直接跃迁性能带结构使其在蓝光和红光的波长范围内具有很高的光吸收系数,在太阳光照下呈现出良好的可见光响应性,因此被认为是合适的光催化材料。但是CdS受制于自身的一些缺陷,如自身的光腐蚀作用,限制了 CdS在光催化产氢方面的应用。基于此,本文通过形貌调控,半导体复合和助催化剂负载的手段对g-C3N4和CdS两种可见光催化剂进行改性研究,提升催化剂在可见光下的光催化产氢性能,具体内容如下:1.首先采用前驱体高温热分解法制备可见光催化剂g-C3N4。随后通过原位合成的方法合成Cu2O/g-C3N4。透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)的测试结果证明成功制备了 Cu2O和g-C3N4半导体复合材料。紫外漫反射(Uv-vis)和光电流的测试结果表明由于Cu2O自身合适的禁带宽度,并与g-C3N4之间存在明显的价带和导带差,大大加快了电子和空穴在两者之间的转移速度,从而有效提升了复合材料的光催化性能。2.采用溶剂热法在g-C3N4纳米薄片表面负载CdS纳米材料,成功构筑了 CdS/g-C3N4光催化体系。X-射线衍射和X-射线光电子能谱的测试结果表明:实现了 g-C3N4和CdS两种半导体的结合,同时并未改变两者的电子结构特征。光催化产氢实验结果表明CdS/g-C3N4光催化体系表现出良好的光催化效率,其原因是经过CdS的修饰,g-C3N4加强了对可见光的吸收能力,增强了自身的光稳定性,同时通过和g-C3N4薄片材料的结合,CdS的光生空穴-电子可得到有效分离以缓解自身的光腐蚀现象。3.采用化学注入法构筑光催化体系Ni(dmgH)2/CdS。单纯的Ni(dmgH)2在可见光下并没有表现出光催化产氢活性,但是通过与CdS的改性结合研究发现,Ni(dmgH)2/CdS复合材料表现出较好的光催化性能,并且明显高于单纯CdS的光催化产氢活性。这主要是因为配体的还原激发了 Ni2+的活性,进而促进了 Ni(dmgH)2/CdS光催化分解水的整个氧化还原过程。同时,乙二胺作为溶剂合成的CdS棒状结构,为H+的还原提供了更多的活性位点,从而提升光催化活性。