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能源危机和环境污染是当今人类面临的两大主要挑战,尤其是化石燃料的需求量逐渐增加,探索和开发清洁、安全、可持续新型能源迫在眉睫。氢能作为清洁能源受到广泛关注,在众多制氢方法中,半导体光解水制氢具有环境友好、高效等优点,存在潜在应用价值。SnO2作为一种典型n型半导体,由于其优异的光学性能在光催化和太阳能电池领域中受到广泛关注。然而SnO2用于光解水产氢领域的研究报道寥寥无几,主要是由于其光生电子空穴复合率较高、带隙较宽。因此抑制光生载流子复合率、减小禁带宽度,对提高SnO2可见光制氢催化活性是极为重要的。CsTaWO6是一种高效光催化剂,但是纯相的CsTaWO6带隙较宽,限制了其在可见光催化中的实际应用。通过掺杂、复合、贵金属沉积等方法调控其光催化性能使其对见光响应已成为半导体光催化领域的研究热点之一。本论文以锡基氧化物和CsTaWO6为研究对象,通过离子掺杂和半导体复合来提高材料的光学性能及光催化活性,结合实验及理论计算研究了半导体能带结构和光催化活性调控机制。主要内容如下:(1)通过调控反应温度合成一系列非化学计量比SnOx,实现了可见光下高效分解水制氢。合成样品的化学组成和元素价态通过XPS测试得以确认,测试结果表明SnOx样品中同时存在Sn2+和Sn4+。室温合成的SnOx样品产氢活性最好,而随着反应温度升高,SnOx样品产氢性能逐渐降低。这是由于催化剂中减少的Sn2+导致还原驱动力降低。非化学计量比SnOx中较多的表面羟基和Sn2+以及相对较负的导带电位,是实现可见光响应和高效分解水制氢的关键因素。本研究为设计开发可见光产氢新型材料提供有效指导。(2)沉淀法合成了不同比例Sn2+自掺杂SnO2纳米材料,对制备的SnO2-x样品进行红外和拉曼等测试,结果表明SnO2-x与未掺杂SnO2(Sn4+)样品相比晶体结构并未发生明显改变。瞬态光电流测试表明SnO2-x具有较强的可见光响应能力。可见光下分解水制氢测试结果表明,随着Sn2+掺杂量增加,SnO2-x光解水产氢量逐渐增加。Sn2+自掺杂SnO2可以有效减小SnO2的禁带宽度,同时催化剂中大量的表面羟基氧使得催化剂的导带位置上移,催化剂的还原能力增强,因此光解水产氢活性增强。(3)采用简单的高温固相法合成了纯相的CsTaWO6光催化剂,进一步合成了 CsTaWO6/g-C3N4复合光催化剂。CsTaWO6/g-C3N4光电流明显强于CsTaWO6,且阻抗较小。在可见光照射下光解水制氢实验结果证明,复合型光催化剂的光催化活性有明显提高。由于二者能级匹配,光致激发g-C3N4产生的光生电子可有效的转移到CsTaWO6的导带上,从而实现了光生电荷有效分离,提高了光催化活性。