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随着人类社会的不断进步和发展,能源短缺和环境污染逐渐成为掣肘,开发可持续的、绿色的清洁能源迫在眉睫。光催化技术作为新兴的,有望解决这些问题的最具潜力的方法之一,受到广大研究人员的关注。Z型催化剂体系作为光催化发展四十年多年来最前沿的催化剂体系,有着可见光吸收范围广、催化剂活性高等优点。本文在课题组已探索出的合成Z型催化剂的框架上,首先进行不同形貌CdS的可控合成,再以CdS作为产氢端,进行CdS-RGO-BiVO4Z型催化的构建及优化,并探索反应条件对Z型催化剂光催化制氢性能的影响。可控合成了5种不同形貌的CdS。通过沉淀法、水热法、溶剂热法分别合成了不同形貌(无定形、球形、纳米粒、鱼骨形、纳米棒)的CdS,通过XRD、SEM、FTIR、UV-vis、BET、PL表征技术对其进行分析并进行光催化产氢活性评价。结果表明,CdS的晶型、光生电子-空穴分离效率和比表面积对其光催化产氢活性有显著影响。在所制备的5种不同形貌中,六方相纳米棒CdS的光催化制氢效果最佳,产氢速率达到16 150μmol/g·h。构建及优化了高活性的CdS-RGO-BiVO4Z型催化剂。采用沉淀法、水热法和蒸干-光还原法分别制备了Z型催化剂,通过XRD、SEM、FTIR、UV-vis、BET、PL表征技术对其进行分析,并进行光催化活性及稳定性实验。结果表明,沉淀法制备出的Z型催化剂活性最低,是因为这种方法制备的CdS是低产氢活性的立方相。水热法制备出的Z型催化剂活性较低,是因为这种方法制备的CdS虽然是高产氢活性的六方相,但是其CdS无法形成规则的形貌。蒸干-光还原法制备出的Z型催化剂活性最高,是因为这种方法制备的Z型中CdS为高产氢活性的立方相,且为规则的纳米棒,产氢活性能达到24 065μmol/g·h。优化了GO的负载顺序、CdS的含量、CdS的形貌,实验结果表明,先将GO与CdS物理结合,再与Bi VO4复合制备的Z型催化剂活性更高。当CdS的含量为80%时、CdS的形貌为纳米棒时,Z型催化剂相较于纯CdS的活性能够提高74.5%,达到28 185μmol/g·h。15 h循环实验CdS产氢活性下降了41%,而Z型催化剂产氢活性下降23%,表明该催化剂实现了光生载流子的Z型体系循环,能够较为有效的抑制CdS光腐蚀。研究了反应条件对最佳Z型催化剂光催化分解水产氢活性的影响,并进行了太阳光模拟实验。考察了牺牲剂种类、析氢助催化剂种类、析氢助催化剂载量、p H值和温度对Z型催化剂制氢活性的影响。实验结果表明,当乳酸作为牺牲剂,0.4 wt%的Pt作为析氢助催化剂、p H值为2.5,其光催化活性能够达到29 580μmol/g·h。太阳光照模拟实验表明Z型催化剂在太阳光照条件下同样具有较高活性。