半导体光催化技术是目前解决能源短缺和环境污染问题的有效途径。ZnIn₂S₄半导体光催化材料因其合适的能带结构、稳定的化学性质和良好的可见光响应能力,在光催化领域一直备受关注。但是由于ZnIn₂S₄半导体光催化材料存在可见光照射下产生的光生电子和空穴分离效率不高,光生载流子迁移率较低等局限,在一定程度上影响了ZnIn₂S₄半导体的光催化活性。在本论文中,我们通过半导体复合、助催化剂负载和量子点修饰等方法对ZnIn₂S₄催化剂进行改性处理,研究不同的改性方法对ZnIn₂S₄光催化性能的影响及其反应机理。本文主要研究内容包括:1.ZnIn₂S₄光催化剂的制备及其光催化性能研究本文以氯化锌（ZnCl₂）、硝酸铟（In（NO₃）₃·4.5H₂O）和硫代乙酰胺（CH₃CSNH₂）为前驱体,采用水热法成功制备了ZnIn₂S₄光催化剂。研究发现,水热法制备的ZnIn₂S₄为六方相晶相结构,形貌是由大量纳米薄片相互作用连接形成的花瓣状微球,尺寸约为2-5μm;带隙宽度为2.4 eV左右,具有良好的可见光响应能力,吸收边在520 nm左右;光催化产氢效率仅为35μmol·h^-1·g^-1,可以发现纯相的ZnIn₂S₄半导体光催化材料光催化活性并不高。2.WS₂纳米片负载ZnIn₂S₄复合材料的制备及其光催化性能的研究本文首先采用水热法成功合成了二维二硫化钨（WS₂）纳米片;在ZnIn₂S₄前驱体溶液中加入不同质量的WS₂纳米片,再次通过水热法制备了一系列不同WS₂质量百分比的WS₂/ZnIn₂S₄复合光催化剂。研究结果表明,在WS₂/ZnIn₂S₄复合体系中,WS₂纳米片能与ZnIn₂S₄发生有效的结合;相比于纯相ZnIn₂S₄,WS₂纳米片助催化剂半导体的引入能有效增强ZnIn₂S₄材料的可见光响应能力和光催化产氢效率,其中3%WS₂/ZnIn₂S₄复合样品的产氢速率最高,约为199.1μmol·h^-1·g^-1,几乎是纯相ZnIn₂S₄光催化产氢速率的6倍,甚至可与采用传统的Pt助催化剂的Pt/ZnIn₂S₄光催化剂相媲美。同时光电化学测试分析结果表明WS₂/ZnIn₂S₄复合体系的光催化性能的提高可归因于在ZnIn₂S₄和WS₂界面形成了传统Ⅱ型异质结结构,促进了光生电子空穴的有效分离和光生载流子的迁移,从而提高了该复合体系的光催化活性。3.WS₂ QDs/RGO/ZnIn₂S₄复合光催化材料的的制备及其光催化性能的研究本论文首先采用溶剂热法成功制备了WS₂量子点（QDs）分散液;然后在ZnIn₂S₄前驱体溶液中加入不同质量的氧化石墨烯（GO）,通过溶剂热法成功制备获得不同GO质量百分比的RGO/ZnIn₂S₄复合光催化材料（GO在反应中被还原成RGO）,并通过光催化产氢性能测试发现1%RGO/ZnIn₂S₄具有最好的光催化性能;最后以1%RGO/ZnIn₂S₄为基础,同样采用溶剂热法在该催化剂中引入不同质量百分比的WS₂ QDs,成功制备获得含有不同质量百分比的WS₂QDs/RGO/ZnIn₂S₄复合光催化材料,分别标记为3%WS₂ QDs/1%RGO/ZnIn₂S₄,5%WS₂ QDs/1%RGO/ZnIn₂S₄,和7%WS₂ QDs/1%RGO/ZnIn₂S₄。研究发现,在RGO/ZnIn₂S₄复合体系表面负载WS₂ QDs能有效提高该光催化材料的光催化活性,其中5%WS₂ QDs/1%RGO/ZnIn₂S₄复合体系表现出最好的光催化活性,约为608μmol·h^-1·g^-1,几乎是纯相ZnIn₂S₄的9倍;同时该复合光催化剂具有良好光催化降解性能,能够实现有效降解亚甲基蓝（MB）、甲基橙（MO）和盐酸四环素（TCH）等目标污染物。结合光电化学测试,PL图谱和UV-vis图谱进一步分析了WS₂ QDs/RGO/ZnIn₂S₄复合体系的光催化机理,认为在该光催化体系中,RGO除了能有效促进光生电子的转移外,还能提供更多的氧化还原反应活性位点,而WS₂ QDs良好的导电性和吸光性能以及与ZnIn₂S₄半导体之间形成的异质结结构则有效促进了光生电子和空穴的分离,从而提高材料的光催化性能。