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化石燃料的大量燃烧造成了严重的环境问题,迫切需要开发出新型的绿色清洁能源以满足日益增加的能源消耗需求。氢能以其可再生、绿色和高热值等优点有望成为替代传统化石燃料的新型能源。光催化产氢技术是利用太阳光驱动半导体产生的光生电子-空穴对的氧化还原能力对水进行分解从而生产氢气。该技术具有低能耗、低污染等优势,自从发现以来很快就引起研究者的广泛关注。在众多的光催化剂中,CdS基光催化剂作为一种直接带隙半导体具有高的太阳光利用率、合适的能带结构和高的光电转换效率等特点,因此CdS在光催化产氢领域具有很大的应用前景。以前的研究表明CdS在光催化产氢过程中存在光生载流子分离效率低和严重的光腐蚀现象,使得其光催化产氢活性和稳定性受到了影响,远不能满足生产的需求。本文通过调控CdS的微观形貌、构建固溶型结构、负载具有较低产氢或产氧过电势的助催化剂和构建p-n型异质结等手段对CdS的光催化产氢活性和稳定性进行了改善,具体的研究内容及所得结果如下所述:（1）通过脲热法、溶剂热法和沉淀法分别制备了六方锥形、纳米棒和纳米颗粒等三种不同微观形貌的CdS。光电流测试和电化学阻抗谱测试表明六方锥形CdS展示出了最高的光生载流子分离效率和光电转换效率。通过研究这三种具有不同形貌的CdS在可见光下的光催化产氢性能,结果表明CdS六方锥具有最高的光催化产氢速率为10.64 mmol/h/g,在420 nm处的表观量子效率为15.6%,分别是CdS纳米棒和CdS纳米颗粒的5.8倍和13.2倍。同时,CdS六方锥表现出了较好的抗光腐蚀性,在100 h的产氢循环测试中其产氢速率没有发生明显的变化。造成该结果出现的原因可能是由于CdS六方锥在其表面暴露了{0001}和{1011}晶面,DFT计算结果表明,CdS六方锥暴露的{0001}和{1011}晶面之间会形成类似Ⅱ型异质结的结构,有利于光生电子和空穴的迁移。此外,Pt沉积实验证实Pt会选择性地沉积在CdS六方锥的{0001}晶面上,说明{0001}晶面是电子的聚集面。本工作表明,通过调控催化剂的暴露晶面可以有效提高其光生载流子的分离效率,进一步提高催化剂的光催化制氢活性。（2）通过光沉积法在CdS六方锥表面沉积了 Ni（OH）2助催化剂。CdS/Ni（OH）2的最高光催化产氢速率为29.51 mmol/h/g,其在420 nm处的表观量子效率为32.7%,分别是纯相六方锥CdS的5.6倍和负载Pt助催化剂的CdS的1.9倍。通过确定CdS和Ni（OH）2的价带和导带的相对位置,表明CdS和Ni（OH）2之间可以形成Ⅱ型异质结结构,从而有利于光生载流子的有效分离。通过稳态表面光电压谱和瞬态表面光电压谱证明了光生空穴可以从CdS表面转移到Ni（OH）2上,从而减少了 CdS/Ni（OH）2中光生载流子的复合速率。线性循环伏安测试结果表明通过负载Ni（OH）2可以有效地提升光生空穴对牺牲剂的氧化速率,通过加速牺牲剂的氧化达到消耗光生空穴的目的,进而减少了光生空穴与光生电子的重新复合,从而提高了CdS的光催化产氢活性。这项工作表明,通过加速氧化半反应的进行可以有效的提高光催化剂的光催化制氢活性。（3）选用具有较低水还原电势的MoS2作为助催化剂,采用水热法制备出了 CdS/MoS2复合光催化剂。通过调控MoS2的添加量,结果表明当Mo源加入量为10 wt%,样品CMS-10展示出了最大的光催化产氢速率为18.75 mmol/h/g,其在420 nm处的表观量子效率为22.75%,比纯相CdS产氢活性高3.4倍。所制备的CdS/MoS2复合光催化剂表现出了优异的循环稳定性,经过24 h产氢循环后样品的光催化活性没有发生明显的下降。此外,通过稳态表面光电压、瞬态表面光电压和第一性原理计算均证实了CdS和MoS2之间可以形成新的光生载流子扩散路径,光生电子可以从CdS转移到MoS2表面,减少了光生载流子的重新复合,从而使得光生载流子更能有效地参与光催化反应。同时由于MoS2具有低的水还原过电势,从而可以加速转移至其表面的光生电子还原水产生氢气。最终,使得CdS/MoS2复合光催化剂的光催化制氢活性得到了显著提高。（4）通过脲热法制备出了 MnS纳米片,之后通过溶剂热法在MnS纳米片上生长了 CdS纳米棒,成功地制备出了 CdS/MnS复合光催化剂。样品CMS-15展示出了最高的光催化产氢速率为5.92 mmol/h/g,在420 nm处的表观量子效率为5.63%,分别是CdS纳米棒和MnS纳米片的10.57倍和49.33倍。进一步研究表明n型CdS和p型MnS之间可以形成p-n异质结结构。通过瞬态表面光电压谱和稳态表面光电压谱证实了光生载流子可以在p-n结形成的内建电场的作用下光生电子转移到CdS表面,而光生空穴转移到MnS表面,从而提高了光生载流子在CdS/MnS复合光催化剂中的分离效率。此外,通过LSV测试表明CdS和MnS复合后使得样品的氧化电位可以显著降低,进而可以加速光催化反应过程中的氧化半反应进行。通过这些因素的共同作用从而有利于提高CdS/MnS复合光催化的催化活性。（5）通过脲热法在CdS样品中引入了 Zn元素,构建了 ZnxCd1-xS固溶型光催化剂。通过调控Zn/Cd的添加比获得了不同结构的ZnxCd1-xS固溶体。结果表明当Zn元素加入量大于0.5后,在固溶体中逐渐产生了立方相ZnS,并且随着Zn加入量的增加样品的禁带宽度逐渐增加。当Zn加入量为0.4时,Zn0.4Cd0.6S展示出了最高的光催化产氢活性为43.54 mmol/h/g,分别为纯相CdS的3.93倍和纯相ZnS的21.03倍。通过研究ZnxCd1-xS固溶型光催化剂的光催化产氢机制表明Zn引入到CdS晶格间可以增加光生载流子的扩散路径,从而有利于提升样品中光生载流子的分离效率。同时通过引入Zn元素,使得样品的导带位置负移,增加了光生电子的还原能力,从而使得ZnxCd1-xS固溶型光催化剂的催化活性较纯相样品显著提升。