ZnO因其低成本、较高的稳定性和光催化活性、低毒性等优点被公认为优良的半导体光催化剂。相比于TiO2,ZnO具有优良的电子传输率;另外,通过控制ZnO的形貌结构并经过一定的改性修饰可明显提升ZnO的光催化和光电化学性能。因此,本文基于多孔ZnO纳米棒(ZnO NRs)材料,探究表面改性工艺对其光催化性能的影响机制。然后,进一步基于密度泛函理论对不同元素掺杂的ZnO晶胞进行第一性原理计算,探索元素掺杂修饰对于ZnO光催化性能提高的原因。本文首先通过水热法制备多孔ZnO NRs材料,通过金属Ag和碳点(C-dots)改性修饰多孔ZnO NRs材料,并研究其光催化和光电化学。光催化降解性能结果表明:Ag和碳点改性ZnO能有效提高ZnO的光催化性能,其中摩尔分数为3%Ag和质量分数为1.2%碳点改性ZnO NRs光催化剂分别表现出最佳的光催化性能;进一步的光催化苯酚降解实验结果表明,纳米Ag颗粒改性ZnO NRs对苯酚的降解过程存在明显的影响。深入分析发现:Ag和碳点在光催化剂中起到光生电子载体的作用,能够促进光生电子与空穴的有效分离,从而增强光催化性能。为了深入研究掺杂元素对ZnO光催化性能的影响,进一步基于光催化原理利用DFT理论探究金属(Fe、Cu、Cd)、非金属(B、N、S)掺杂ZnO的电子结构和光学性能。研究表明:通过不同元素掺杂ZnO可以改变其近费米能级的电子态密度和并相应改变其电子结构,掺杂ZnO由于外层电子的差别的光学性能也有一定的提高。通过元素的掺杂,能够使得ZnO能带结构、电子态密度、光学性能发生变化,这有利于提高ZnO的光催化性能。