随着人类文明的发展和社会进步,环境污染和能源短缺等问题成为阻碍社会发展的重要因素。伴随着许多有机化合物以中间体的形式被运用于提高工业、农业和制药行业产量之中,这些具有难降解的有机化合物被排入河流和湖泊中,导致诸如水体富营养化、水体酸碱度过高以及重金属含量超标等环境污染问题逐年增长。光催化技术是一种高效且无二次污染的降解水体污染物的有效方法,其可以将水体中的有机污染物降解为二氧化碳和水,同时还可以将部分污水转化为氢能,为解决能源短缺的问题开辟新途径。本文以具有代表性的难降解有机污染物2,4-二氯苯酚进行光催化降解。设计了多种以锡、铟和铂等元素组成的不同类型的光催化剂,通过不同方式的改性来提高光催化剂在可见光辐照下的光催化活性。同时讨论了每种光催化剂在2,4-二氯苯酚水溶液中的产氢性能。主要研究内容如下:（1）Pt/Sn O₂复合光催化剂降解2,4-二氯苯酚及产氢性能研究采用水热合成法制备了宽带隙n型半导体Sn O₂作为载体,利用光沉积法将不同负载量的贵金属Pt负载在Sn O₂载体表面,制备了具有良好稳定、无毒性的Pt/Sn O₂复合光催化剂,通过可见光下降解2,4-二氯苯酚对该催化剂的光催化活性进行了评估。实验结果表明,当贵金属Pt负载量为5%且溶液p H值为6.5时,5%Pt/Sn O₂光催化剂对2,4-二氯苯酚的降解最高达到79.9%。在降解2,4-二氯苯酚的同时5 h的产氢效率为1418.5μmol/g,是纯Sn O₂载体的5.7倍。（2）Pt/In₂O₃复合光催化剂降解2,4-二氯苯酚及产氢性能研究采用水热合成法制备了具有窄带隙的n型半导体材料In₂O₃作为载体,通过光沉积法将不同负载量的贵金属Pt负载在In₂O₃载体上,合成出Pt/In₂O₃光催化剂。通过一系列表征证明,当贵金属Pt的负载量为5%时,5%Pt/In₂O₃光催化剂的比表面积达到20.7m²/g,可见光吸收边界增加至633 nm,光生电子和空穴的复合效率最低。通过可见光照射,光催化剂降解2,4-二氯苯酚的实验结果表明,负载5%贵金属Pt对光催化活性有利,在溶液p H为7.5时的降解效率达到最高为81.5%。在光催化降解2,4-二氯苯酚的同时,5%Pt/In₂O₃光催化剂5h的产氢效率达到2841.3μmol/g,远远超过是纯In₂O₃载体的产氢效率。（3）Pt/In-Sn O₂缺陷型光催化复合材料降解2,4-二氯苯酚及产氢性能研究采用水热合成方法将In离子掺杂入Sn O₂载体内,制备出具有丰富缺陷位点的载体材料,并通过光沉积法将贵金属Pt负载在In-Sn O₂载体表面。通过一系列表征证明,大尺寸In离子掺杂后取代了Sn O₂内的Sn离子,使In-Sn O₂产生晶格畸变,导致大量的缺陷位生成。这些缺陷一方面改变了In-Sn O₂的能带结构,使Pt/In-Sn O₂缺陷型光催化剂在可见光下能更高效的产生光生电子和空穴;另一方面,还可以增加光催化剂的污染物吸附位点。通过2,4-二氯苯酚在可见光下的催化降解活性,Pt/In-Sn O₂缺陷型光催化剂具有最优异的降解效果,经过180分钟的降解,溶液中的2,4-二氯苯酚去除率达到89.2%,是纯Sn O₂载体的1.47倍。降解2,4-二氯苯酚的同时,光催化产氢实验结果表明,Pt/In-Sn O₂缺陷型光催化剂5h的产氢效率达到3878.6μmol/g,通过计算其产氢速率为775.72μmol/h g,是纯Sn O₂载体的15.56倍。（4）Sn O₂/Pt/In₂O₃ Z型光催化剂降解2,4-二氯苯酚及产氢性能研究采用原位沉积法、光沉积法和水热合成法,制备一种以贵金属Pt为“桥”连接的Sn O₂/Pt/In₂O₃ Z型新型光催化剂,通过SEM,TEM,BET,DRS,XPS和PL等表征手段对制备材料的理化性质进行深入分析。揭示了由于贵金属Pt引起的局部表面等离子体共振效应,使得制备的复合材料的可见光吸收能力显着提高。同时,贵金属Pt作为光生载流子的复合中心,可以有效地分离Sn O₂/Pt/In₂O₃ Z型光催化剂的光生电子空穴对,保护了Sn O₂和In₂O₃表面具有光催化反应活性的超氧自由基和羟基自由基。通过180分钟的光催化降解实验,2,4-二氯苯酚在Sn O₂/Pt/In₂O₃ Z型光催化剂上的去除效率达到90%。在光催化降解2,4-二氯苯酚的同时,Sn O₂/Pt/In₂O₃ Z型光催化剂的产氢速率为967.02μmol/h g,分别是纯In₂O₃（103.36μmol/h g）和Sn O₂（49.85μmol/h g）的9.36倍和19.40倍。通过稳定性实验表明,Sn O₂/Pt/In₂O₃ Z型光催化剂在五个循环实验后的光催化产氢效率仅降低了8.96%,说明Sn O₂/Pt/In₂O₃ Z型光催化剂具有良好的光催化稳定性。（5）Sn O₂/Pt/In₂O₃ Z型光催化剂上的2,4-二氯苯酚降解与光催化产氢机理分析通过分析Sn O₂/Pt/In₂O₃ Z型光催化剂上的2,4-二氯苯酚的降解路径,研究了超氧自由基和羟基自由基在光催化降解2,4-二氯苯酚的中间产物,并通过总有机碳测试得到了经过180分钟的光催化降解,2,4-二氯苯酚被降解为CO₂、H₂O和小分子的含碳有机物。同时,通过构建Sn O₂/Pt/In₂O₃ Z型光催化剂的能带模型,得出Sn O₂/Pt/In₂O₃ Z型光催化剂上光催化降解2,4-二氯苯酚和产氢机理,为构建新型Z型光催化剂提供了理论基础。