太阳能分解水制氢技术可将太阳能转化为氢能,能够有效解决当今社会所面临的能源危机和环境问题。在传统光解水体系中,助催化剂一般为贵金属及其化合物,因其能有效促进光生电子和空穴的分离与转移并利于析氢和析氧反应,但其昂贵成本会限制其以后的实际工业化应用。因此,开发非贵金属助催化剂是光催化分解水未来工业化应用的必然趋势。在光催化分解水领域中,非贵金属镍及其化合物与贵金属类似,能够有效促进催化剂的光催化产氢活性。本文以镍及其化合物为助催化剂对紫外及可见光响应催化剂TiO₂和CdS进行修饰,重点研究负载方法及镍的形态对催化剂光催化产氢活性的影响,探讨光催化产氢机制,为非贵金属镍及其化合物作为助催化剂在光催化分解水领域的应用提供新的思路。采用Ni、Ni（OH）₂、NiO、NiS及NiOx（原位光沉积镍）对传统紫外光响应催化剂TiO₂（P25）进行修饰,探讨其对TiO₂光催化产氢性能的影响。镍及其化合物修饰都能够提高TiO₂的光催化产氢活性,在全波段光照射条件下,光催化产氢顺序为:NiS/TiO₂≈NiOx/TiO₂>NiO/TiO₂>Ni（OH）₂/TiO₂≈Ni/TiO₂>TiO₂。单质镍具有类似贵金属的性质可以提高TiO₂的光催化产氢活性;Ni（OH）₂中的Ni²⁺易被光生电子还原形成镍单质而提高TiO₂的光催化产氢活性;NiS和NiO_x为p型半导体,TiO₂为n型半导体,相互之间易形成p-n异质结,利于光生电子转移和分离,同时,NiS利于催化剂捕获H⁺与光生电子进行析氢反应,而原位光沉积镍能够选择性的负载在TiO₂活性位上,故NiS与NiOx（原位光沉积镍）修饰TiO₂的光催化产氢活性要优于Ni、Ni（OH）₂及NiO修饰TiO₂的光催化产氢活性。通过原位光沉积法用镍对CdS进行修饰,当Ni²⁺与CdS摩尔比为1/2时,催化剂的光催化活性达最大值为445.6μmol h^-1,要优于贵金属Pt修饰CdS的光催化产氢活性,这主要归结为镍以Ni₂O₃的形式选择性负载在CdS的表面活性位上,同时Ni₂O₃与CdS之间形成p-n异质结,提高CdS的光催化产氢活性。原位光沉积镍修饰CdS/TNA的光电化学性能测试及PL结果进一步表明了原位光沉积镍修饰有利于加快光生电子和空穴分离。进一步研究了沉积环境对原位光沉积镍修饰CdS光催化产氢性能的影响,实验结果表明,当沉积溶液为酸性时,Ni难以负载在CdS表面,因为Ni及其氧化物容易与H⁺反应;当溶液为碱性时,Ni²⁺以NiO的形式高度分散负载在CdS上。溶液碱性越强越利于提高原位光沉积镍修饰CdS的光催化产氢活性,这是因为碱性环境有利于光生空穴消耗反应,加速光生电子和空穴的分离和转移而提高催化剂的活性,当Ni²⁺与CdS摩尔比为0.01时,在可见光（λ>400 nm）照射及30 vol%甲醇为牺牲剂条件下,产氢活性最高可达590.8?mol h^-1,对应在λ=400 nm处的表观量子效率为8.6%。通过溶剂热还原法制备得到具有花状结构的Ni/（NiOH）₂,再通过水热法将CdS与花状Ni/（NiOH）₂复合,CdS纳米颗粒能够插入其瓣状结构中,Ni有利于电子和空穴的分离与转移,在光催化反应过程中,Ni/（NiOH）₂中的Ni²⁺能够被光生电子还原,由此特殊结构及光化学反应,镍及其化合物与CdS纳米颗粒能够紧密有效接触形成异质结,促进了CdS的光催化产氢活性。实验结果表明,当CdS与花状Ni/（NiOH）₂质量比为2:1时,其在可见光（λ>400 nm）照射及30 vol%甲醇为牺牲剂条件下,光催化产氢活性达373.5?mol h^-1。Ni（OH）₂修饰能够有效提高CdS的光催化产氢活性,这是由于在光催化过程中,Ni（OH）₂中的Ni²⁺被光生电子还原至单质Ni,促进光生电子和空穴分离的缘故,在乳酸为牺牲剂时,该单质Ni对在光催化过程中镍的生成和消耗起引导作用,促进光催化产氢过程而提高催化剂的光催化产氢活性,该催化剂显示出优越的光催化产氢活性,最高产氢速率达5896?mol h^-1,对应在波长为410 nm处的表观量子效率为65.6%。