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为了应对日益凸出的能源短缺和环境污染问题，世界各国都在积极需求和开发可再生清洁能源。太阳能具有无污染、储量巨大等优点，通过光催化分解水制氢(H2)是解决能源短缺和环境污染等问题的有效途径之一，而高效稳定廉价光催化剂的开发是该领域的重点。在过去五十年中，数百种光催化剂已被开发出来。其中，硫化镉(CdS)具有合适的能带结构、对可见光响应等优点，受到国际研究者的广泛关注。但是，CdS材料在光催化分解水反应中也存在着很多问题，如光子吸收效率不够理想、光生电子-空穴易复合、光腐蚀严重等。本论文从提高CdS光催化分解水制氢性能和稳定性的角度出发，采用调整组成结构、担载助催化剂和缺陷工程等手段进行优化，具体研究内容及成果包括以下三个方面。 首先，设计开发加速CdS光生空穴来改善光腐蚀的策略。通过金属有机盐光沉积的方法制备出Fe2O3/CdS材料体系。性能测试结果表明，Fe2O3/CdS光催化剂系统的性能最高可达20.7mmol·g-1·h-1，比纯相CdS性能高五倍。值得注意的是，Fe2O3/CdS稳定性高达6天。通过系统结构表征，发现Fe2O3产生的电子富集有效地加速CdS光生空穴的迁移，从而阻碍光生空穴对CdS的晶格破坏，有效地提高CdS的催化稳定性。 其次，助催化剂是高效光催化分解水制氢系统中不可或缺的一部分，也是提高产氢速率最常用的手段之一。本论文采用简单的熔融盐法合成出新型金属性Ni3P/Ni助催化剂。通过系统结构表征，发现Ni3P/Ni具有优异的捕获电子和电荷传输能力。性能测试结果表明，金属性Ni3P/Ni助催化剂将CdS的性能提升至原本的5倍(11.8mmol·h-1·g-1)，表现出比传统贵金属Pt更优异的辅助效果。与此同时，金属性Ni3P/Ni助催化剂在辅助制氢反应的范围优于传统贵金属Pt，表明其具有取代贵金属催化地位的潜力。 最后，缺陷工程是提高催化性能、暴露催化活性位的有效手段之一。本论文第四章通过水热还原法向CdS光催化剂中引入S空位。系统的表征结果证明了S空位有利于光生电荷复合的抑制，提高光生电子的寿命，并提供更多的产氢活性位点。性能测试结果表明，最优的S空位CdS的产氢性能比纯CdS高3倍。