由于严重的能源危机和环境污染问题,迫切需要开发一种对环境无害的可再生能源。近年来,半导体光催化剂吸引了许多研究者们的注意,因为它们可以为完全降解水中有机污染物、光解水制氢以及二氧化碳转化提供“绿色”途径。其中,光催化降解水中有机污染物并同时制氢有着广阔的应用前景,它不仅可以有效的降解水中有机污染物,还能产生氢气缓解能源危机。为了达到光催化降解水中有机污染物并同时制氢的效果,通常选用一些宽带半导体作为光催化剂。这些宽带半导体光催化剂在实际应用中有一定的缺陷,那就是它们通常需要被紫外光激发才能够进行反应。然而,在太阳光中紫外光占比仅有5.0%,这导致半导体光催化剂对太阳光的利用能力极低。因此,研究者们开始关注二元光催化体系。在二元光催化剂中,Z型光催化剂具有较好的应用前景。在Z型光催化系统中,具有较强还原能力的导带上的光生电子和具有较强氧化能力的价带上的空穴分别被保留,这预示着Z型光催化系统同时具有较强的氧化还原能力,能高效地进行光催化降解并同时制氢反应。然而,在Z型光催化系统中,相对高的光生电子空穴复合率是一个棘手的问题。通过对Z型光催化体系的改进,可以有效解决这一问题。本研究通过加入异质结光催化体系,为光生电子和空穴的传输提供更多路径并减少它们传输的阻抗,能够有效的抑制催化剂本身光生电子和空穴的复合,同时保留了强的氧化还原能力。本研究还通过形成双Z型光催化体系对Z型光催化体系进行改进,形成更大的氧化面进一步增强光催化能力,进而提高光催化活性。第一部分研究中,采用水热法和等电点法制备了三元环状2Z型+1异质结CuO/WO₃/CdS/（Δ（2Z+1H）CuO/WO₃/CdS/）复合光催化剂。用XRD、SEM、TEM、UV-vis、EDX、XPS和相关电化学测试等手段对制备的样品进行表征。在可见光照射下通过降解亚甲基蓝并同时产氢来评估复合光催化剂的活性。分析了光照射时间和重复利用次数对光催化降解亚甲基蓝效率和光催化产氢效率的影响。并且,提出了Δ（2Z+1H）CuO/WO₃/CdS/复合光催化的反应机理。第二部分采用同步转化法设计合成了双Z型NiO/NiCo₂O₄/Co₃O₄复合光催化剂。用XRD、SEM、UV-vis、EDX、XPS和相关电化学测试等手段对制备的样品进行表征。系统地研究了太阳光照射时间,合成过程煅烧温度,合成比例,合成过程煅烧时间和重复利用次数对光催化降解以及制氢效率的影响。此外,提出了双Z型NiO/NiCo₂O₄/Co₃O₄复合光催化剂催化降解有机污染物并同时制氢的反应机理。