随着科技的发展，人类对传统能源需求越来越大，但传统的化石能源为不可再生能源，因此能源短缺问题成为科技发展的挡路石。寻找新能源已然成为现在研究热点之一。氢能，具有清洁、高效、无污染、可储存和易运输等优点，可作为缓解能源问题的有效途径之一。在众多制氢技术中，利用太阳能光催化分解水制氢是现阶段研究热点之一。光催化分解水制氢技术中，光催化剂是技术中的关键问题：光催化剂的性能影响着整个系统的制氢性能。石墨相氮化碳(g-C3N4)光催化剂因其稳定、无毒、无污染且易制备等优点而备受科研工作者的关注。然而其具有自身的缺陷，如比表面积小、光吸收边缘较窄及光生电子与空穴易复合，科研者们通过不同策略对g-C3N4进行修饰来改进g-C3N4光催化性能。近年来，利用氧元素掺杂石墨相氮化碳得到的氧掺杂石墨相氮化碳(O-g-C3N4)可改善材料的光催化性能。氧元素掺杂后，材料光吸收边缘得到拓宽且一定程度抑制光生电子与空穴的复合。本文通过共热解法得到O-g-C3N4，采用物理、化学方法对其进行一系列改性用以提高光催化性能。
　　(1)采用共热解法，以乙酸铵与三聚氰胺作为前驱体制备的O-g-C3N4。材料的光催化制氢性能得到提高，其制氢速率达到670μmol?g-1?h-1，是纯相g-C3N4的2.5倍。在此基础上，与球状钛酸锶构建异质结制备O-g-C3N4/SrTiO3异质结光催化剂。研究表明，O-g-C3N4与SrTiO3形成异质结后，可提高光生载流子的转移及分离速率，因此而提高复合材料的光催化性能。当O-g-C3N4含量达到20wt.％时，复合材料的光催化性能最佳，是纯相O-g-C3N4的1.9倍。为进一步提高复合材料的光催化性能，O-g-C3N4/SrTiO3异质结光催化剂负载纳米Au粒子得到Au/O-g-C3N4/SrTiO3复合材料，利用纳米Au粒子的等离子共振效应用以改善材料光催化性能。研究表明，负载纳米Au粒子有利于材料对可见光的吸收，促进光生载流子的分离，有效提高复合材料的光催化性能。
　　(2)采用钨酸钠和硫脲水热法合成WS2，再利用超声剥离法得到2维薄层WS2，最后通过简单的水热法将WS2与O-g-C3N4复合得到WS2/O-g-C3N4复合材料。并以三乙醇胺作为牺牲试剂，在可见光下对WS2/O-g-C3N4复合材料进行光催化分解水制氢。研究显示，当WS2含量为4wt.％时，复合材料的光催化性能达到最佳，光催化制氢速率为1360μmol?g-1?h-1，是纯相O-g-C3N4的2.1倍。光化学电流及荧光光谱实验表明，WS2作为助催化剂，能够促进光生载流子的分离以提高材料光催化性能。
　　(3)将WO3与O-g-C3N4结合构建Z-scheme异质结，并以纳米Au粒子作为电子转移介质镶嵌在WO3与O-g-C3N4之间得到WO3/Au/O-g-C3N4复合材料，并与Au/WO3/O-g-C3N4复合材料(Au分布在材料表面)进行比较。研究表明，纳米Au粒子作为电子转移体能够有效转移光生电子，且WO3/Au/O-g-C3N4复合材料的光催化性能高于Au/WO3/O-g-C3N4复合材料。当WO3的含量为20wt.％，Au含量为1.2wt.％时，WO3/Au/O-g-C3N4复合材料的光催化性能最佳，光催化制氢速率达到2510μmol?g-1?h-1，是纯相O-g-C3N4的3.8倍。