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由于化石燃料的过度开采与使用,能源危机和环境污染两大问题,已对人类的健康与可持续发展构成了威胁。因此,发展一种技术来治理环境污染和开发清洁高效的可再生能源,成为实现人类社会可持续发展的首要任务,同时也成为世界科研领域的重大研究课题。其中,太阳能是地球最丰富的,也是最有潜力满足世界能源需求的能源之一。因此,合理高效的利用太阳能,是一种可以同时解决环境污染和能源危机两大问题的最具潜力的方法之一。半导体光催化技术,由于可以把丰富的太阳能转变为化学能,而备受科研学者的关注。最近,具有d10电子结构的半导体由于具有较高的电子迁移率和在光催化领域表现出优良的性能,成为研究的热点。本论文选择具有d10电子结构的镓酸锌(ZnGa2O4)作为研究对象,以构建在光催化裂解H2O产生H2应用中表现优异的高效复合光催化剂为研究目的,从两方面进行研究:一是通过催化剂的载体(电子的收集槽)以及与半导体镓酸锌的界面接触的调控来改善其光解水产氢性能;二是通过调控产氢助催化剂与半导体镓酸锌的形貌,构建新型结构来优化其性能。主要的研究内容及结论如下:第一章,介绍了半导体光催化技术裂解H2O的基本原理、半导体光催化剂材料的选择,概述了复合半导体光催化材料的研究现状;然后我们讲述了尖晶石镓酸锌的研究背景;最后我们简要介绍了论文的研究内容。第二章,我们用氮掺杂的氧化石墨烯作为催化剂的载体(电子的收集槽),合成了镓酸锌/氮掺杂的还原氧化石墨烯复合材料(ZnGa2O4/N-rGO),应用于光催化裂解H2O产H2。研究了 ZnGa2O4的形貌与催化剂载体的导电性对光催化裂解H20产生H2性能的影响,探讨了复合材料ZnGa2O4/N-rGO的可能的光催化裂解H2O产生H2机制。我们的工作为构筑半导体-石墨烯复合材料提供了参考。第三章,我们通过常规的水热法成功地合成了硫化钼纳米片插在镓酸锌纳米球上的特殊形貌的复合光催化材料,应用于光催化裂解H2O产H2。SEM结果显示我们成功的把产氢助催化剂MoS2长在ZnGa204纳米球上,形成插花式的特殊形貌。主要研究了产氢助催化剂]MoS2与ZnGa2O4复合之后的形貌对光催化产氢性能的影响以及中间层ZnS在反应中的作用,另外我们也探讨了ZnGa2O4/ZnS/MoS2复合纳米材料的可能的光催化产氢机制:一方面是ZnS与ZnGa2O4形成异质结,促进了载流子的分离与转移;另一方面是插花式的特殊形貌,提高了产氢助催化剂MoS2边缘S原子的质子还原位点的暴露,显著地促进了产H2反应的进行。我们的工作极大的提高了镓酸锌光催化产氢性能,也为设计和开发非贵金属助催化剂光催化反应体系提供了参考。第四章,总结概括了本论文,归纳了本论文的创新点,展望了今后拟开展的研究工作。