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半导体光催化技术在环境污染物治理、光解水制氢、太阳能电池等领域具有广泛的应用.光催化材料的低活性、低能效以及光腐蚀性限制了光催化材料在光电催化方面的商业应用.该工作试图通过利用含有共轭π键的分子与光催化材料发生杂化作用,改善光催化材料的活性、可见光利用率以及抑制光腐蚀的发生.通过化学吸附的方法,分别制备了PANI杂化的TiO2、ZnO和CdS光催化剂.发现PANI在纳米TiO2表面形成单层分散时(负载量3.0wt％),杂化光催化剂具有显著的可见光活性和最高的紫外光活性,其紫外光活性较纯TiO2可以提高一倍;单层PANI杂化的纳米ZnO光催化剂(负载量1.0wt％)不但具有较高的可见光活性和大幅增强的紫外光活性,还能够有效抑制ZnO的光腐蚀效应,其最佳的紫外光活性和最大光电转换效率分别是纯ZnO的2.2倍和3.7倍;单层PANI杂化的纳米CdS光催化剂(负载量5.0wt％),不仅可以大幅提高可见光光催化活性,还可有效抑制CdS的光腐蚀效应,其可见光光催化活性和最大光电转换效率分别达到杂化前的2.5倍和1.8倍.聚苯胺与半导体表面杂化引起的光生载流子的高效分离和转移是半导体光催化活性提高和光腐蚀抑制的主要原因.半导体的导带和价带分别与PANI的LUMO和HOMO能级匹配.杂化光催化剂受激发后,PANI的LUMO上的激发态电子可以注入到半导体的导带,半导体价带上的光生空穴可以经PANI的HOMO直接迁移到催化剂表面,从而实现光生载流子的高效分离,提高光催化活性;研究证实ZnO和CdS主要发生空穴诱导的直接光腐蚀,大量光生空穴的快速移出,有效的抑制了半导体的光腐蚀.参与杂化的PANI具有较高的光稳定性.通过化学吸附的方法制备了C3N4/ZnO,C3N4/Bi2WO6两组表面杂化光催化剂.C3N4的表面杂化作用显著提高了ZnO和Bi2WO6的光催化效率.当ZnO和Bi2WO6表面的C3N4分子为单层杂化时,杂化催化剂具有最佳的光催化活性,此时,C3N4/ZnO催化速率为ZnO的3.5倍,C3N4/Bi2WO6比Bi2WO6提高了近70％.在表面杂化提高光催化活性过程中,ZnO和Bi2WO6带上的空穴可以迁移到电位更高的C3N4的HOMO能级上,实现了电子空穴对的有效分离,从而提高光催化活性.ZnO的光腐蚀是由价带的空穴氧化所引起的,空穴的快速导出成功抑制了ZnO的光腐蚀.在可见光照射下,C3N4的LUMO能级上的激发态电子可以注入到ZnO的导带上,使ZnO产生可见光催化活性.通过杂化作用将碳化氮包复在磷酸铋表面上,以达到对催化剂的吸收带边进行调控的目的.结果表明,表面杂化将吸收带边红移至450nm,并提高了其紫外和可见光活性.4％杂化量时,紫外活性相比水热样品提高最大,约2.5倍,而10％杂化量时可见活性最大.碳化氮与磷酸铋间的能级匹配,促使光生载流子得到有效分离,从而提高光催化剂的活性.利用原位合成法制备了石墨烯-ZnO复合光催化剂.结果表明,石墨烯在ZnO表面的复合可以将光催化活性提高约5倍.光催化性能的提高来自于石墨烯层和光催化剂之间的相互作用,电化学性能和荧光光谱结果表明这种相互作用可以有效提高光生电荷的迁移和分离,从而抑制了光生电荷的复合,提高了光催化效率.活性物种抑制实验和自由基捕获实验表明羟基自由基、超氧自由基和空穴氧化是降解污染物的主要过程.