氢能是一种可再生能源,具有清洁无污染、能量密度高、易存储等优点。光催化分解水制氢是当前制氢技术的一种,具有绿色环保的特点。近年来,金属有机框架材料（MOFs）因具有高孔隙率、低密度、高比表面积、结构和组分可调变等优势,在光催化领域得到了广泛的关注。在众多MOFs化合物中,具有高酸碱稳定性的含锆金属有机框架（Zr-MOFs）和高热稳定性的类沸石咪唑骨架材料（ZIFs）被视为很有希望用于实际应用的MOFs材料。然而,单一组分光催化剂普遍存在可见光响应差、活性低、稳定性有限的问题,难以满足工业制氢的需求。因此,以此类材料及其衍生物为基础,构造复合光催化剂体系并研究其催化性能十分必要。在本文中,我们以具有高效可见光吸收性质的含蒽Zr-MOF（Zr-ADBEB）为载体,通过表面修饰和构筑异质结结构等方法制备系列新型MOFs基复合光催化剂,研究该类复合材料组成结构和光催化分解水产氢性能之间的关系。此外,我们也对以ZIF为前体通过煅烧得到光解水制氢助催化剂进行了研究。通过吸收光谱、表面光电压、稳态荧光、荧光寿命以及电化学测试等系统地讨论了催化剂光生载流子的产生、复合、分离与传输信息,以及可能的光催化制氢反应机理。论文包含以下四个部分:1、我们首先利用具有高效可见光吸收性质和良好化学稳定性的Zr-ADBEB构筑Zr-ADBEB/Pt光催化制氢催化剂。利用氯铂酸与硼氢化钠化学还原法将铂纳米粒子负载到Zr-ADBEB上。研究表明复合材料中Zr-ADBEB和Pt纳米粒子之间的肖特基能垒作用有效地促进了Zr-ADBEB的光生载流子分离,转移到Pt催化活性中心的电子还原质子产生氢气。Zr-ADBEB光催化剂修饰最佳用量的Pt助催化剂在450 nm光照时量子效率为0.8%。2、为调控Zr-ADBEB光生电荷分离与转移,我们构筑了Zr-ADBEB/g-C₃N₄异质结材料。研究表明,Zr-ADBEB/g-C₃N₄复合物促进了电荷的分离和转移,所合成复合材料为Z型异质结。在可见光激发下,光生电子从Zr-ADBEB的导带流入g-C₃N₄价带与其上的空穴复合,g-C₃N₄导带上电子参与到质子还原反应中。优化后的Zr-ADBEB/g-C₃N₄催化剂在420 nm光照下量子效率为1.2%。3、为进一步提升Zr-ADBEB/g-C₃N₄催化剂的性能,我们尝试利用非贵金属助催化剂Ni₃C通过研磨法和煅烧法修饰Zr-ADBEB/g-C₃N₄实现高效可见光光催化制氢。研究表明,Ni₃C的引入进一步提升了Zr-ADBEB/g-C₃N₄光催化剂的光生电子的分离和转移效率,并且能够有效降低Zr-ADBEB/g-C₃N₄催化剂的析氢过电位,有效提升其可见光催化制氢活性,优化后的Zr-ADBEB/g-C₃N₄/Ni₃C催化剂在420 nm波长处量子效率为2.3%。4、MOF材料除了可以做主体光催化剂,其衍生物还可以作为产氢助催化剂。本章中我们探索了以MOF（Co Zn-ZIF）作为前驱体,通过高温惰性氛围煅烧方法得到钴氮掺杂石墨碳（Co,N-GC）产氢助催化剂,然后负载Cd_0.5Zn_0.5S光敏化剂构筑Cd_0.5Zn_0.5S/Co,N-GC复合光催化材料。测试表明,负载在Co,N-GC上的Cd_0.5Zn_0.5S纳米颗粒尺寸小,分散度高。Co,N-GC的存在,抑制了Cd_0.5Zn_0.5S光生电荷的复合,促进界面电荷分离和转移,并且有效降低了Cd_0.5Zn_0.5S光催化制氢过电势。优化后的Cd_0.5Zn_0.5S/Co,N-GC光催化剂在420 nm光照射下量子效率达到8.7%。