光催化作为一种新型的光能转化技术,由于其环境友好的特性已在世界范围内被广泛研究,设计和合成高效的光催化剂已经成为光催化研究领域的焦点问题。在众多的光催化材料中,以金属氧化物（如TiO₂）为代表的光催化剂由于其无毒,且地球储量丰富等特性被研究者们认为是一种理想的光催化材料。然而大多数金属氧化物禁带宽度较大且量子效率较低,导致其太阳能利用效率低下,这些缺点严重的限制了其在光催化能源转换上的应用。针对以上问题,为合理设计宽光谱响应、高载流子分离效率的光催化剂,推进光催化能源转化技术再实际生活中的应用,本论文所阐述的工作将主要从以下两个个方面展开:1)选取并合成具有可见光响应的硫化物纳米材料,以达到更高的太阳光利用效率,然后选取合适的助催化剂进行负载,从载流子动力学的层面调控光生电子/空穴的迁移速率,提高载流子利用效率,从而提高光催化活性;2)利用准乳液软模板法,合成金属-丙三醇配合物微球,随后利用Ostwald Ripening效应,使其产生空心结构,进而得到具有比较大的比表面积的空心微球,为光催化发硬提供更多的活性位点,从而提高材料的光催化性能。本工作主要分为以下四个部分:本论文首先对国内外光催化的研究最新进展进行一个小结,并简要介绍光催化发展的发展历史,以及光催化剂的作用机理。总结了目前为止被广泛采用的用来设计高效光催化剂的策略,并通过理论知识来介绍和阐述如何挑选合适的助催化剂来对半导体进行负载,为助催化剂促进光催化剂的活性的方法提供了理论依据。另外还总结了目前形貌调控在半导体光催化材料中的研究进展,为优化现有光催化剂的性能提供了新的思路。在我们的工作中,我们从载流子动力学的角度入手,首先采用湿化学方法合成了单一相态的硫化镉纳米棒,然后利用其表面带负电的特性,将其浸渍在Co²⁺溶液中,使硫化镉纳米棒的表面充分吸附Co²⁺;待溶剂蒸干后,将浸渍了Co²⁺的前驱体放入马弗炉中用低温煅烧,使Co²⁺部分氧化,得到混相的硫化镉/钴的氧化物的混合物（CdS/CoO_x）。同时,通过控制溶液中钴前驱物的量来控制混合物中钴的氧化物的量,从而得到了一系列具有不同的光吸收能力的CdS/CoO_x光催化剂,通过一些列的表征证明了CoO_x助催化剂光催化剂中所起的作用,并成功的将其应用到可见光析氢反应。其次,利用类乳液模板法,首次溶剂热合成了镉-甘油的配合物微球,然后再在用硫离子进行刻蚀,使其在溶剂热条件下原位转变为硫化镉微球,随着时间的延长和Ostwald Ripening效应,硫化镉微球在高温下转化为不同形貌的空心结构。我们探讨了因此得到的不同形貌的硫化镉的演变机理,以及其形貌-光催化活性之间的构效关系,实验结果表明,具有双层壳空心结构的硫化镉空微球具有更好的电荷迁移速率,从而拥有更好的光催化活性。论文的最后,我们总结了本研究工作的所得到的结论,并基于这些结果,结合目前的光催化研究现状和趋势,为纳米光催化技术提出了展望。