在经济快速发展的今天,人们对于能源的需求与日俱增,但化石能源储备却日益枯竭。同时,传统化石能源的大量使用,也造成了严重的环境污染,如温室效应、酸雨、雾霾等危及人们生命的严重问题。因此,开发太阳能这种能量高、取之不尽、无地域限制的新型能源成为了解决能源危机的首选方式。但是,太阳能的存在与分布受到环境因素的限制,无法稳定、持续的供能,因此通过水分解将太阳能转化为氢能进行储存和利用是一种绿色环保、可持续发展的能源使用及转换方式。在光照条件下,具有合适带隙的半导体产生光生电子和空穴,空穴由于光阳极材料与电解液的界面存在空间电荷场,从而进入溶液与之反应生成氧气;电子通过外电路移动到阴极,与电解液中的氢离子反应生成氢气。在光解水中,我们需要尽可能选取带隙在1.7³.1 eV的半导体催化剂,可以利用在太阳能中比例较高的可见光部分（400⁷00 nm）。在可见光催化剂中,N型半导体硫化镉（Cd S）（E_g=2.4 eV）由于其高载流子浓度、廉价、易制备等优势,经常被用作各宽带隙半导体的光敏化层。但是Cd S同样具有不可避免的劣势,其一,Cd S自身存在严重的光腐蚀,镉元素与自身产生空穴反应生成镉离子脱落到溶液中,在实际应用中,镉离子的毒性会对水源产生严重污染。其二,由于Cd S带隙较窄,其电子-空穴再复合现象严重,使得其光催化性能受到了限制。因此,本论文分别从降低Cd S光腐蚀以及提高硫化镉载流子利用率两个角度出发进行了设计和研究。论文的主要内容如下所示:1.通过一步法,以泡沫镍为自负载基底和镍源,合成了硫化镉/硫化镍（Ni S）柔性光阳极。Ni_xS_y以小异质结的方式结合在硫化镉周围,起到了空穴接收器的作用,可以通过与CdS能级的匹配随时接受其产生的空穴,以降低Cd S的光腐蚀。在LSV曲线测试中,单纯的CdS在0.7 V位置产生了迅速的崩溃电压,镉离子进入碱性溶液形成氢氧化镉沉淀;当构建了Cd S/Ni_xS_y异质结之后,电流随电压稳定提升,溶液中无镉离子沉淀现象,这证明了Ni_xS_y对于Cd S有着较强的空穴转移能力。2.针对硫化镉不稳定、载流子浓度高但无法充分利用的情形,我们设计了氮化碳/硫化镉/二硫化钼（C₃N₄/Cd S/Mo S₂）三元复合材料,具有能级匹配结构,其中,C₃N₄为多孔结构,具有大比表面积。作为Cd S量子点的负载结构,C₃N₄不仅提供了稳定的载体,而且成功的分离了CdS表面的电子和空穴,进一步提高了光催化性能。但是,经荧光测试发现,二者复合后,由于电子传输速率的限制,仍然有多余载流子复合,有着较强的荧光峰。因此,Mo S₂的进一步负载有效的提高了Cd S的电子利用率。这种三元复合材料,光催化性能较单一催化剂提高了30%,同时也具备了良好的稳定性,此设计思路有望应用到更多光催化剂中。