通过光催化技术将太阳能转化为氢能被认为是解决当前能源短缺和生态环境污染问题最具潜力的技术之一。诸多半导体如TiO₂、CdS、ZnO、Cu₂O等已被广泛应用于光催化领域,其中过渡金属氧化物WO₃因其安全无毒、具有可见光吸收活性、适宜的带隙大小而被多次报道。但是,单一的WO₃存在光生电子-空穴快速复合、还原能力弱等问题,极大地限制了其在光催化产氢的应用进程。最近,基于缺陷工程对WO₃进行调控,构筑富含氧空位的W₁₈O₄₉,可以有效改善光吸收能力和载流子传输速率,成为优化氧化钨性能的良好选择。此外,研究表示通过合理构筑异质结可以保持优异的氧化还原能力,有效实现电荷的定向迁移,进而提高光催化活性。本论文以W₁₈O₄₉为主体,探究氧空位对半导体材料光电性能的影响,并旨在制备具有高效产氢能力的复合光催化材料。本论文的具体研究内容如下:（1）以乙醇和正丙醇作溶剂,利用化学还原法制备缺陷钨氧化物W₁₈O₄₉,并且通过一系列的表征手段探究W₁₈O₄₉的光吸收能力、光电化学性质以及电荷载流子密度。实验结果说明缺陷工程能够提高电荷分离与迁移速率,有利于提升光催化反应中电荷利用率;氧空位的引入减少了半导体的带隙,还在近红外区域出现额外的光吸收,有效增强光催化剂在光催化体系中的反应活性。（2）基于半导体之间的能级匹配,以硝酸镉和硫化钠为原材料,利用原位化学沉积法将CdS颗粒沉积在W₁₈O₄₉的表面,制备了CdS/W₁₈O₄₉复合材料,且具有显著增强的光催化产氢性能。通过光电流、阻抗、荧光等分析了复合材料电荷载流子的活性,结果显示复合光催化剂产氢速率的提升可以归因于CdS与W₁₈O₄₉构建的Z构型电荷转移路径,通过优化载流子传输通道不仅保持良好的氧化还原能力,有效抑制光腐蚀现象,还可以充分发挥W₁₈O₄₉优异的光电性能。（3）在保证能级匹配的同时,通过一定的界面设计,结合热处理法和溶剂热法合成了1D/2D纳米结构的HCN/W₁₈O₄₉光催化材料。通过SEM、TEM得出复合材料具备紧密的界面接触,为电荷载流子的高效传输提供了便利;XPS、光电化学性质以及ESR表征结果表明HCN/W₁₈O₄₉光催化材料符合Z构型异质结构,通过促进HCN和W₁₈O₄₉载流子之间的快速空间分离和扩散,并借助W₁₈O₄₉的特性提高了光吸收能力,捕获更多能量驱动光化学反应,实现增强分解水制氢效率。1D/2D纳米结构的界面设计,促使光生电荷迁移更加高效,从而提高载流子利用率,进一步提升复合材料的光催化制氢能力。