随着越来越快的工业化进程,化石能源被大量消耗,同时伴随而来的是日益严重的环境问题。半导体光催化技术能够有效的将太阳能进行吸收与转化利用,也可以用于环境污染物的治理。因此,半导体光催化技术为解决能源短缺与环境污染问题提供了一个可能的途径。在光催化发展的四十多年里,人们在对于光催化材料的开发与利用方面,取得了巨大的进步,但仍然存在光吸收效率较低、光生电子-空穴的易复合以及表面的光催化反应速率较慢等问题。这些问题的解决则依赖于对现有的半导体光催化剂构效关系的深入理解。ZnO作为一种常见的重要半导体材料,不仅光催化活性较高,具有无毒、较高光催化活性、储量丰富、易于大规模生产的特点,因此在光催化、光电催化领域应用广泛。本文选择ZnO做为研究对象,拟通过对ZnO纳米晶表/界面结构的调控,深入研究材料表/界面结构对于其光催化性能的影响,进而构筑具有特定界面结构的复合光催化剂,有效的拓宽ZnO的光谱吸收范围,增强光生电子-空穴的分离效率,加速表面的化学反应。主要研究内容如下:1)以油胺为表面控制剂,合成了具有高表面能晶面裸露的ZnO纳米锥,透射电镜观察与结构模型比对相结合的方法确定了其裸露晶面为{3032}面,通过固体荧光光谱分析了其光生电子-空穴的分离能力。研究结果表明,ZnO纳米晶的{3032}晶面具有比{1010}、{1011}晶面更好的光降解甲基橙性质,不同暴露晶面引起的这种光催化性质差异与ZnO纳米晶的表面结构(氧空位)有关。2)合成了具有{1010}和(0001)面裸露的ZnO纳米片,在光照还原沉积过程中,Au纳米颗粒选择性地沉积在ZnO纳米片的{1010}面上,化学还原(甲醛做还原剂)过程中Au纳米颗粒物则同时沉积在ZnO纳米片{1010}和(0001)面上。通过荧光光谱和光电流测试发现,光还原选择性沉积到特定晶面时光生电子空穴能更加有效的分离。由于晶面和异质结效应之间的协同作用,这种在特定晶面构筑的ZnO/Au异质结构在在光降解甲基橙反应中其性能明显增强。3)通过简单的湿化学法将Cu2O立方体生长在ZnO纳米棒的{1010}晶面上,形成了半导体-半导体异质结。通过透射电镜观察结合模型比对分析的方法确定Cu2O立方体在ZnO纳米棒上的生长方式。研究表明,这种构筑结构不仅拓宽了光催化剂对于可见光的吸收,外延界面可保证较好的界面电子传输能力,使得光生电子-空穴的分离能力有效的增强。因而,复合结构的光降解甲基橙活性相对于纯ZnO和Cu2O有了显著提高。