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现如今,随着人民生活水平的提高,人们对于美好生活的期望愈发迫切,而环境与能源问题是阻碍社会绿色发展和可持续发展的两大难题。自1972年日本科学家Fujishima发现纳米二氧化钛可以光解水产生清洁能源氢气,半导体光催化技术凭借其绿色环保、直接利用太阳光驱动等优势在之后几十年间迅速发展,成为非常有潜力的环境污染治理技术和清洁能源生产技术。目前光催化技术主要研究方向有光催化分解水、光催化降解有机或无机污染物、光催化还原二氧化碳等,具体至生活层面则是涉及空气和水体净化、果蔬保鲜、新能源汽车、家用电器等诸多领域,有着广阔的应用前景。然而,目前较低的光催化效率严重影响光催化技术大规模工业化应用,影响光催化效率的因素有半导体的光吸收、晶体结构、比表面积、晶粒尺寸和载流子分离效率等。目前,半导体的光吸收、晶体结构、比表面积和晶粒尺寸等,已经可以通过能带结构改性、改进实验条件和方法来解决,所以载流子分离效率成为了制约光催化效率的主要因素。如何采用有效手段提高载流子的分离效率,对于提高光催化效率进而加快大规模应用有重要意义。本论文采用负载贵金属、掺杂、构建异质结三种有效手段来促进电子和空穴的有效分离,得到高效率的光催化剂。主要内容如下:第一章,首先简要介绍了光催化技术的基本原理、研究背景以及目前主要研究方向,然后介绍制约光催化技术的关键问题,提出解决方案。并对提高载流子分离效率、构筑高效光催化剂的几种有效途径进行总结,引出本论文的选题意义及研究内容。第二章,主要介绍采用负载贵金属的方法提高载流子分离效率。纯的氧化锌降解乙烯效率非常低,采用光致还原及退火方法,合成出金、银分别负载的氧化锌,实验数据表明,单一金属负载的Au/ZnO和Ag/ZnO的降解效率分别是纯ZnO的17.5和26.8倍,说明负载贵金属确实可以很有效的提高光催化效率。我们又对贵金属进行改性,合成出双金属合金负载的AuAg/ZnO,发现样品循环稳定性很好,且降解效率是纯ZnO的94.8倍,而表明贵金属Au和Ag特有的等离子体共振效应以及合金中Au和Ag的协同效应,可以共同促进电子转移、提高载流子分离效率,从而大大提高降解乙烯的效率。该工作得到了高活性高稳定性的光催化材料,提出了双金属合金用于光催化降解乙烯的新思路。第三章,主要介绍采用半导体掺杂的方法提高载流子分离效率。首先制备出Fe掺杂的W03,研究了 Fe的掺杂浓度对于光催化降解乙烯效率的影响规律。研究发现,掺杂Fe确实可以提高WO3的降解乙烯活性,这是因为W03纯品在光照下容易自身得电子被还原,影响光催化活性。当Fe3+掺入WO3的晶格后,由于Fe3+/Fe2+的还原电位比W6+/W5+更正,因此在光照条件下,Fe3+比W6+优先捕获电子,增大了 W03中电子和空穴的分离,也可以避免W03自身得到电子被还原。在此基础上我们又在Fe掺杂的WO3上负载Pt,将电子转移到Pt上,进一步增加了电子和空穴的有效分离。此方法得到的Pt@Fe-W03降解乙烯效率在可见光下相比纯的W03提高了 3.3倍,更重要的是,此催化剂Pt@Fe-W03稳定性非常好,光催化循环9次测试后,活性依然可以完全保持。第四章,主要介绍采用构建异质结的方法提高载流子分离效率。用水热法得到Z型g-C3N4/WO2.72异质结,由于Z型异质结特殊的电子转移方式,增大了载流子分离效率。实验发现,g-C3N4/WO2.72异质结的产氢活性是纯g-C3N4的4倍左右。此后,我们在中间分别置入3种电子导线:碳量子点(CQDs)、氧化石墨烯(RGO)和纳米氧化铟锡颗粒(ITONPs),置入电子导线后得到的g-C3N4/ITO/W02.72、g-C3N4//RGO/W02.72、g-C3N4/CQDs/WO2.72产氢活性分别是纯 g-C3N4的10倍、13倍、24倍。通过构建异质结和置入电子导线,都可以促进电子空穴的有效分离,是提高光催化活性的可靠手段。第五章,对本论文进行总结,分析讨论本论文的创新点和不足,并对下一步工作进行展望。