随着工业的迅猛发展和化石燃料的大量开采和使用,导致环境污染和能源短缺等问题变得日益严重。如何避免环境污染,寻找绿色、可持续发展的新能源成为研究者亟待解决的问题。近些年,随着光催化技术的不断发展,各种高效的半导体光催化剂被广泛应用于有机污染物的降解和分解水制氢等方面的研究。通过将太阳能与光催化剂结合,不仅可以降解水中的有机污染物还可以分解水产生氢气。在实现上述目标的过程中,需要选择合适的光催化剂。然而,大部分高效的半导体光催化剂都具有较宽的带隙,它们只能吸收太阳光中高能量的紫外光被激发,而紫外光只占太阳光光谱的5%左右。因此,单一的宽带隙半导体光催化剂对太阳能的利用率较低,导致它们在光催化反应中的量子效率非常低。此外,由于单一半导体光催化剂的光生电子-空穴对容易复合,致使它们在光催化降解有机污染物同时制氢过程中的活性较低。本研究通过将一个宽带半导体和一个窄带半导体进行复合来构建Z型光催化体系,它不仅拓宽了Z型光催化体系的光响应范围,还使它同时具备了较负的导带（CB）电位和较正的价帶（VB）电位,从而获得了强的氧化还原能力。此外,为了进一步提高Z型光催化体系降解有机物污染物同时制氢的活性,对Z型光催化体系进行了以下改进:（1）向Z型光催化体系中引入金属纳米粒子作为导电通道。它可以使一种半导体光催化剂CB上的光生电子（e^-）快速转移到另一种半导体光催化剂的VB上并与其VB上的光生空穴（h⁺）发生复合,从而有效抑制了Z型光催化体系内光生电子-空穴对的重新复合,使Z型光催化体系显示出更高的光催化活性。（2）向Z型光催化体系中引入金属纳米粒子作为助催化剂。它可以增加Z型光催化体系的产氢活性位点,使Z型光催化体系的产氢效率得到明显提高。（3）选择具有特殊晶面的半导体光催化剂来构建Z型光催化体系。这可以使Z型光催化体系内的光生e^-和光生h⁺分别聚集在半导体光催化剂的不同晶面上,从而实现了Z型光催化体系内光生电子-空穴对的有效分离。（4）将上转换发光材料引入到Z型光催化体系中。由于上转换发光材料可以吸收太阳光中的红外光（IR）并将其转化为紫外光（UV）和可见光（VS）。这些紫外光和可见光可以分别强化Z型光催化体系中宽带半导体和金属纳米粒子的激发,从而有效提高Z型光催化体系对太阳能的利用率。研究结果表明:改进后的Z型光催化体系比未改进的Z型光催化体系显示出了更高的光催化活性。具体研究内容如下:第二章,通过水热法和溶剂热法分别制备了NaNbO₃和Sn₃O₄光催化剂,然后利用超声分散和煅烧的方法制备了Z型NaNbO₃-Au-Sn₃O₄光催化剂,并将其用于太阳光照射下降解克百威的研究。此外,还考察了太阳光照射时间、NaNbO₃和Sn₃O₄的摩尔比例、光催化剂的循环使用次数以及农药的种类等影响因素对Z型NaNbO₃-Au-Sn₃O₄光催化剂活性的影响。研究结果表明,制备的Z型NaNbO₃-Au-Sn₃O₄光催化剂具有高的光催化活性,它可以作为一种高效的光催化剂用于污水中克百威的降解。第三章,采用光辅助等电点法制备了Z型Ag/g-C₃N₄-Ag-Ag₃PO₄（110）光催化剂,并将其用于可见光照射下降解左氧氟沙星（LEV）同时制氢的研究。此外,还系统考察了可见光照射时间、溶液初始p H值、牺牲剂种类、光催化剂的用量和使用次数等影响因素对Z型Ag/g-C₃N₄-Ag-Ag₃PO₄（110）光催化剂活性的影响。实验结果表明,制备的Z型Ag/g-C₃N₄-Ag-Ag₃PO₄（110）光催化剂在降解LEV同时制氢的过程中显示出了较高的光催化活性和稳定性。最后,提出了Z型Ag/g-C₃N₄-Ag-Ag₃PO₄（110）光催化剂降解有机污染物同时制氢的反应机理。第四章,采用光辅助等电点法制备了一种高效的Z型BiVO₄（040）-Bi-（NaYF₄:Er,Yb,Tm@BiOBr）/Bi光催化剂并将其用于太阳光下降解孔雀石绿（MG）同时制氢的研究。此外,还考察了太阳光照射时间,NaYF₄:Er,Yb,Tm和Bi-BiOBr/Bi的摩尔比例和光催化剂的循环使用次数等影响因素对Z型BiVO₄（040）-Bi-（NaYF₄:Er,Yb,Tm@BiOBr）/Bi光催化剂活性的影响。实验结果表明:制备的Z型BiVO₄（040）-Bi-（NaYF₄:Er,Yb,Tm@BiOBr）/Bi光催化剂在降解MG同时制氢的过程中显示出了高的光催化活性。最后,提出了Z型BiVO₄（040）-Bi-（NaYF₄:Er,Yb,Tm@BiOBr）/Bi光催化剂降解MG同时产氢的可能机理,并且分析了MG在光催化降解过程中的中间产物。这项研究为今后利用太阳能处理含MG的废水同时水解制氢提供了一种可行的方法。