近年来,小尺寸（<20 nm）的石墨烯量子点（Graphene Quantum Dots,GQDs）引起了极大关注,被广泛用于生物成像、细胞成像、药物输运、生物传感、光电器件、光催化等方面。由于其具有明显的量子限域效应和边缘效应,GQDs具有非常好的接受和转移光生电子能力,并且带隙能小于2.0 eV,可以吸收可见光。在复合光催化体系中,GQDs主要起光敏剂、电子库和电子转移剂的作用。本论文主要针对半导体光催化剂中光生电子-空穴易复合以及光量子产率低等问题,通过在半导体材料上原位生长石墨烯量子点,构建新型纳米复合光催化剂,以增强半导体对可见光的吸收、提高光生载流子分离效率以及光量子产率,从而提高可见光分解水制氢效率。主要研究内容如下:一、氮掺杂钛酸纳米管复合石墨烯量子点光催化剂的制备及其光解水制氢性能研究采用溶剂热法对钛酸纳米管（TNTs）进行了N掺杂,制备出了氮掺杂钛酸纳米管（N-TNTs）。然后以柠檬酸为原料,通过在二甲基甲酰胺（DMF）中溶剂热处理在N-TNTs上原位生长GQDs,制备出了氮掺杂钛酸纳米管复合石墨烯量子点（N-TNTs/GQDs）光催化剂。N掺杂可以取代晶格氧位,并在价带上方的禁带中引入杂质能级,减小带隙能,从而提高对可见光的响应。而GQDs可以用作电子储存器,以捕获来自TNTs导带的光生电子,从而促进电子与空穴的分离,同时GQDs可以起光敏剂、电子库和固态电子转移剂的作用。在N掺杂和GQDs耦合的协同作用下使N-TNTs/GQDs光催化剂在模拟太阳光下能够高效产H₂,8小时的总产量达到了2901.78μmolg^-1,其制氢效率比TNTs提高了210%。二、纳米P-N型半导体石墨烯量子点/铜锌锡硫（GQDs/Cu₂ZnSnS₄）的制备及其光光解水制氢性能研究采用溶剂热法对硝酸铜、醋酸锌、氯化锡、硫脲混合前驱体溶液进行溶剂热处理,制备出了Cu₂ZnSnS₄（CZTS）。然后以柠檬酸为原料,通过在二甲基甲酰胺（DMF）中溶剂热处理在CZTS上原位生长GQDs,制备了新型的石墨烯量子点/铜锌锡硫（GQDs/CZTS）复合光催化剂。GQDs与CZTS的耦合进一步增强了可见光的吸收,同时GQDs/CZTS异质结中GQDs提高光生载流子分离效率以及光量子产率,从而提高了GQDs/CZTS在模拟太阳光照射下产H₂效率。105分钟的总产量达到了1540.18μmolg^-1,制氢效率比CZTS提高了493%。三、氮化碳量子点-二氧化钛纳米棒/石墨烯量子点纳米复合光催化剂的制备及其光光解水制氢性能研究以三聚氰胺和钛酸纳米管为原料混合研磨,采用混合煅烧方法制备了氮化碳量子-二氧化钛纳米棒（CNQDs-TiO₂NRs）,再以柠檬酸（CA）作为碳源,以DMF为溶剂,采用溶剂热法在CNQDs-TiO₂NRs上原位生长GQDs,合成氮化碳量子点-二氧化钛纳米棒/石墨烯量子点（CNQDs-TiO₂NRs/GQDs）三元复合光催化剂。在模拟太阳光下显示出了较好的析氢效率,6小时的总产量达到了2321.43μmolg^-1,其制氢效率比500℃下煅烧后的钛酸纳米棒提高了176%。