为了减缓日益严重的温室效应和解决世界能源问题,光催化分解水产氢和光催化还原CO₂为清洁燃料,受到广泛的关注和研究。ZnIn₂S₄、CaIn₂S₄和MgIn₂S₄被报道为具有可见光响应的半导体光催化剂。首次探索发现了新的CoIn₂S₄半导体光催化剂。所制备的MIn₂S₄（M=Zn、Ca、Mg、Co）半导体材料在可见光下都能够分解水产氢或还原CO₂。鉴于MIn₂S₄的光催化活性尚不够高,本文采取了碳元素掺杂、构造固溶体和构建异质结,这三种策略对MIn₂S₄进行改性,改善其光催化活性。具体研究内容如下:（1）通过水热反应和低温烧结反应制备MgIn₂S₄,MgIn₂S₄-Cx和MgIn₂S₄-SC三种样品。测试结果表明,在MgIn₂S₄-Cx样品中既存在体相掺杂碳也存在表面包覆碳,而MgIn₂S₄-SC样品仅表面包覆有碳。MgIn₂S₄-Cx和MgIn₂S₄-SC样品的光催化还原CO₂活性较之MgIn₂S₄得到很大提高。其中,MgIn₂S₄-C2光催化活性最高,其CO生成速率是MgIn₂S₄样品的20.5倍。MgIn₂S₄-SC的CO生成速率仅为MgIn₂S₄的8.03倍。MgIn₂S₄-Cx样品光催化活性高的原因有以下三点,光生电荷分离传导效率高、较强的可见光吸收和较强的CO₂吸附性能。此外,分析对比MgIn₂S₄-C2和MgIn₂S₄-SC样品的性能差异,可以得出如下结论:体相掺杂碳的主要作用是抑制光生电荷复合,促进电荷分离和传导,而表面包覆碳的主要作用是增强CO₂吸附性能。（2）用相同方法制备得到的ZnIn₂S₄和CaIn₂S₄所属晶系分别是三分晶系和立方晶系。我们制备了Zn_XCa_1-XIn₂S₄（x=0.8,0.6,0.4,0.2）固溶体。CO₂光催化还原实验表明,所有Zn_XCa_1-XIn₂S₄固溶体都表现出比ZnIn₂S₄和CaIn₂S₄更强的光催化活性。在所有固溶体中光催化性能最好的是Zn_0.4Ca_0.6In₂S₄,其CH₄和CO生成速率分别是ZnIn₂S₄的16.7和6.8倍,是CaIn₂S₄的7.2和3.9倍。与ZnIn₂S₄和CaIn₂S₄相比,随着x值的逐渐减小,Zn_XCa_1-XIn₂S₄（x=0.8,0.6,0.4,0.2）固溶体的导带电势先变负后变正,这与一般固溶体的导带电势变化规律不同。此外,还合成了另一种多相固溶体Zn_XCd_1-XIn₂S₄,固溶体的导带电势也比ZnIn₂S₄和CdIn₂S₄要负。（3）将MgIn₂S₄作为自牺牲模板转化为CoIn₂S₄,形成结合紧密的核壳结构CoIn₂S₄/MgIn₂S₄-x异质结复合光催化剂。CoIn₂S₄/MgIn₂S₄-2样品的光催化性能最强,其CH₄生成速率分别是MgIn₂S₄和CoIn₂S₄的7.3和2.1倍。（4）在g-C₃N₄上原位沉积CoIn₂S₄,形成x CoIn₂S₄/g-C₃N₄复合光催化剂30%CoIn₂S₄/g-C₃N₄样品的光催化性能最强,其H₂生成速率分别是g-C₃N₄和CoIn₂S₄的5.2和23.9倍。该工作说明构建异质结结构可以促进电荷分离,增强光催化活性。