工业和科学技术的急速发展给人类生活带来许多便捷,但是,发展的同时难免会有不利的影响,这在我们的生态系统和居住环境中有所体现。能源短缺和环境污染目前已经严重的限制人类社会的可持续发展,土壤,水和大气的严重污染,使得人类的健康也受到了严重威胁。因此,研发先进的功能材料,去改善人类所面临的能源与环境问题颇为急切。时至今日,光催化技术仍然被视为是最有效的解决方案之一。光催化剂在光催化技术中扮演着尤为重要的角色,近些年来,半导体作为光催化剂在光催化领域的应用,获得了海内外学者的普遍研究。ZnO作为一种直接带隙宽禁带（Eg=3.37 eV）半导体材料,因其成本低、无毒、高的量子效应、形貌丰富等优点,同时具有较高的光电化学稳定性和热稳定性,可以很好的吸收短波紫外线,并且在光激发下可稳定地降解有机污染物,被广泛地应用于光催化领域。然而,ZnO光催化剂也留存很多的问题,例如较大的禁带宽度使得ZnO只对紫外光有响应（大约占太阳全光谱的4%）,这就极大地限制了其在可见光区域的吸收利用。另外,ZnO的比表面积较小、光生电子-空穴对重组率高等自身缺点,也制约了其光催化性能的提升。因此,人们利用复合和化学掺杂等技术来改性ZnO,使之比表面积增大、光生电子-空穴对重组率降低、吸收范围拓宽至可见光区,从而提升光催化性能。这里,我们通过制备离子掺杂ZnO半导体,和通过超声复合的方法制备二元复合半导体材料,从而提高ZnO材料的光催化活性。同时对提高光催化活性的原因,例如比表面积增加、光生电子-空穴对复合率降低、光响应吸收范围拓宽等,进行深入分析研究。主要研究工作如下:1.K⁺掺杂ZnO纳米棒的制备,表征分析和光催化性能测试。本文采取化学沉淀法成功制备了K⁺掺杂ZnO纳米棒。以二水合醋酸锌（Zn（CH₃COO）₂·2H₂O）作为前驱体,甲醇（CH₃OH）作为有机溶剂,氢氧化钾（KOH）作为钾离子源,成功制备可了K⁺掺杂ZnO纳米棒。分别控制掺杂浓度和煅烧温度制备多组样品,就掺杂浓度和退火温度对材料的光催化活性的影响进行表征分析。通过X射线衍射分析可知K⁺掺杂ZnO纳米棒是六方纤锌矿的结构,衍射峰的角度偏移表明Zn O中部分Zn²⁺被K⁺替代。SEM图像显示了制备的K⁺掺杂ZnO微晶的微观结构。氮气吸附-脱附数据的分析表明,K⁺掺杂ZnO的比表面积远大于纯ZnO。紫外-可见分析结果表明,K⁺掺杂ZnO纳米棒的光吸收扩展到可见光区,并具有较窄的带隙。光致发光分析,K⁺作为掺杂剂抑制了光生载流子的复合过程。此外,还对K⁺掺杂ZnO纳米棒的光催化性能进行了评价。结果表明,K⁺掺杂ZnO纳米棒具有较强的活性,是纯ZnO的3.45倍。在有机污染物的光催化降解中,高的光催化性能可以归结为较大的表面积、能带隙的减少和载流子传输能力的提高。2.K⁺掺杂ZnO/g-C₃N₄二元复合材料的制备,表征分析和光催化性能测试。上述方法制备的K⁺掺杂ZnO与常规煅烧法制备的g-C₃N₄经过超声静电自组装技术成功制备出二元复合材料。分别对不同质量比条件下制备的二元复合纳米材料进行表征分析和活性测量。通过X射线衍射分析衍射峰和晶面,得到二元复合材料的成功制备。SEM图像显示了制备的二元复合材料的微观结构,棒状的K⁺掺杂ZnO排列生长在g-C₃N₄上。氮气吸附-脱附的数据分析表明二元复合材料的比表面积比K⁺掺杂ZnO和g-C₃N₄大得多,而且有一定的孔存在。紫外-可见分析结果表明,二元复合材料的光吸收范围比单一材料宽,并具有较窄的带隙。光致发光分析,二元复合材料有效地抑制了光生载流子的复合过程。此外,还对二元复合材料的光催化性能进行了评价。合适条件下的二元复合材料的活性比单一材料的活性高,而且能有效抑制ZnO的光腐蚀。