多孔半导体纳米材料由于独特的结构和优异的性能而被广泛应用于催化、储能、气体传感器以及锂离子电池等领域。氧化铟（In₂O₃）作为典型的n型半导体,其带隙宽度大约是2.8 eV,具有低电导率、良好的光化学稳定性和可以吸收可见光等特点,在光催化和气体传感器等方面受到了广泛的关注。但目前In₂O₃应用在光催化领域仍然面临着以下问题:第一,由于In₂O₃的带隙较窄,在可见光照射下光生电子空穴对分离效率较低,使得其光催化活性降低;第二,小尺寸的In₂O₃容易团聚,造成有效反应活性位点大大减少,进而导致光催化活性降低。另外小尺寸的In₂O₃在悬浮体系中不易分离回收,不利于实际应用。针对以上问题,本文采用高分子辅助的溶胶凝胶-冷冻干燥技术制备大尺寸的三维层级多孔的In₂O₃纳米材料以减少团聚使其便于分离回收,并将其作为硬模板,通过简单的自牺牲硫化过程合成了具有丰富孔结构的In₂O₃/In₂S₃异质结。具体研究内容如下:1.本文通过高分子辅助的溶胶-凝胶冷冻干燥法结合煅烧技术制备了大尺寸的三维层级多孔氧化铟材料。以高分子聚乙烯吡咯烷酮（PVP）/硝酸铟（In₂（NO₃）₃）水溶液为前驱体,经冷冻干燥过程得到PVP/In₂（NO₃）₃有机-无机杂化多孔材料,然后经煅烧处理,得到多孔氧化铟材料。探究了前驱体中高分子PVP的含量对多孔结构的影响,发现高分子的存在对多孔结构的形成和保持起到了决定性的作用。并研究了其在全光谱条件下对染料罗丹B（RhB）的光催化降解能力,研究发现光催化活性明显提高,原因在于微-介孔的存在提供了较高的比表面积,大孔网络能增强反应物的质量传输,三维开放的骨架结构可以增加光吸收和减少扩散距离等因素。2.以获得的多孔氧化铟为模板,以L-半胱氨酸为硫源,通过简单的自牺牲硫化过程制备了多孔In₂O₃/In₂S₃异质结,并探究了In₂S₃的相对含量对In₂O₃/In₂S₃异质结的光催化性质的影响。结果表明,光催化性能相对于纯的多孔In₂O₃和In₂O₃/In₂S₃纳米颗粒有明显提高,这主要归因于光生电子空穴对有效的分离、高比表面积、增加的光吸收和质量传输的协同作用。另外,大尺寸自支撑结构使得样品在光催化反应过程中无需分离,有利于催化剂的回收和循环利用。