中文摘要：

利用太阳能光催化分解水制氢是21世纪人类从根本上解决能源和环境问题的有效途径之一。研制在可见光范围内高活性的新型光催化剂是利用太阳能、实现光催化分解水制氢的关键。本项目通过引入具有不同能级的阴、阳离子，来调变半导体光催化剂的禁带宽度，采用高温硫化、溶胶-凝胶、溶热合成等方法制备稳定的过渡金属氧硫化物可见光催化剂；通过电化学方法确定光催化剂的能带位置；利用超快的时间分辨光谱和原位表征技术研究光催化过程中电子-空穴分离、电荷传输机理等基本科学问题，为新型光催化剂的设计和量子效率的提高提供理论指导。

结论摘要：

利用太阳能光催化分解水制氢是人类解决能源和环境问题的有效途径之一。研究催化剂结构组成与活性之间的关系对于设计结构可控的可见光催化剂意义重大。本项目通过阴离子（S2-）取代和阳离子(Zn2+)掺杂，合成了能带结构可调的In(OH)ySz:Zn光催化剂，研究了可见光照射下催化剂的产氢活性与能带结构之间的关系，发现S2-能明显减小In(OH)3的禁带宽度，而Zn2+的掺杂可提高In(OH)ySz的导带位置；通过氮化可使LaTaO4的吸收边移到可见区，LaTaON2上担载Pt和Ru能明显提高其产氢活性；担载在TiO2上小尺寸的Au颗粒能提高光催化分解甲醇的产氢活性，同时明显抑制附产物CO的生成；担载在TiO2上的Pt能够迅速减小产物（主要产物为H2和CO）中CO的生成，阴离子（Cl-, NO3-, HCO3-, SO42-及H2PO4-）能使CO的浓度降低到几个ppm，SO42-和H2PO4-对CO的抑制作用主要是通过占据在TiO2表面的氧缺陷位，抑制了甲酸在氧缺陷位的吸附分解。超低含量CO的H2源对于延长质子交换膜燃料电池中Pt催化剂的使用寿命十分重要。