为解决水生生态环境危机和满足清洁能源需求,对水体污染物净化及开发可再生燃料是人类面临的重大挑战。利用不竭的太阳光和半导体材料的光催化技术,已被证明是一种有效消除环境污染物及可持续氢气能源供应的绿色可持续战略。影响光催化活性的要素之一是电子-空穴对的产生,解离和分离,在诸多调控手段中将多种半导体结合是增加催化剂表面载流子与活性分子密度最重要的调控方法。因此本课题旨在构建系列半导体复合光催化材料,通过“溶剂热法”、“原位生长法”及“固相合成法”等方法将金属氧化物与能带匹配的半导体结合,以制备高效、稳定的复合催化剂,处理水体抗生素、酚类污染物及光解水产氢,缓解环境和能源危机。同时研究各类单体及复合光催化材料对污染物的吸附和光催化进程,协同循环实验,探索所制备催化材料的结构特性与其吸附性能、催化性能、稳定性能之间的内在联系。明确催化过程路径与机理,为构筑高活性复合光催体系提供理论支持。本课题具体内容及创新点如下:（1）通过原位沉淀和超声法制备了Ti32-oxo-cluster钛氧团簇、Cd S纳米颗粒及Ti32-oxo-cluster/Cd S复合光催化剂,以光降解盐酸四环素。实验结果表明,所有系列Ti32-oxo-cluster/Cd S复合材料均表现出显著增强的光催化性能和光稳定性,最佳复合比例催化材料可在60分钟内达到96.3%的降解率。增强的光催化能力可以归因于对可见光区域的扩展响应,增加的活性位点以及光生电子-空穴对的有效分离。同时Ti3+,·O2-和h+被证明在光催化降解反应中发挥关键作用。此外,Ti32-oxo-cluster/Cd S体系降解过程的中间体被测定,并确定了相应的催化降解路径及机理。（2）通过低温水热法在In2O3的六个面上均匀复合了Zn In2S4纳米片,成功地制备了高效的3D/2D In2O3纳米立方体/Zn In2S4纳米片异质结催化剂。优化的3D/2D Zn In2S4/In2O3材料在可见光降解2,4-二氯酚方面展现出优异的效率和稳定性,比3D/0D In2O3纳米立方体/Zn In2S4纳米颗粒、单体Zn In2S4纳米片,Zn In2S4纳米颗粒和In2O3分别高1.85、2.60、3.02和3.54倍,性能的提高主要由于Type II型异质结的建立。此外,确定了·O2-和h+是催化降解进程中的活性物质,并详细讨论了2,4-二氯酚光降解的降解机理。（3）通过气泡模板法和水热法合成了In2O3中空立方体/g-C3N4纳米片异质结用于分解水产氢。优异的紧密Type II型二元异质结可增大组分间接触面积,以使所制备复合材料的光致电子和空穴浓度得到提升,并有助于延迟载流子的复合。光催化分解水产氢实验结果表明,In2O3/g-C3N4异质结具有优良的光催化性能,即产氢速率达到3.342μmolg-1h-1,分别是单体In2O3和g-C3N4的41和82倍。同时利用了一系列表征技术对In2O3/g-C3N4复合材料的光催化活性和其结构之间的关系进行深入地讨论,并明确了催化机理。