近几个世纪,人类社会工业和经济的不断发展,是以大量化石燃料的消耗为基础,从而造成能源短缺和环境污染问题日益加剧,这已经成为制约人类社会发展和影响人们身体健康的关键因素。近年来,纳米半导体光催化材料在太阳能转化为化学能,从而被用来去除有机废水中的污染物和分解水产出氢气转化为氢能源等方面受到了广泛的研究。这是因为太阳能具有储量丰富、洁净安全、经济环保的优点,而且转化成的氢能是一种清洁能源,其燃烧产物为水,无二次污染。因此,光催化技术也逐渐成为国内外学者广泛关注和研究的对象。铌/钽酸盐作为一种半导体光催化剂,在利用太阳能光催化分解水制氢和光催化降解有机污染物方面,近些年受到了广大学者的深入研究。这是因为铌/钽酸盐具有良好的光催化活性、选择性及化学反应稳定性。然而,铌/钽酸盐的带隙一般较宽,只可吸收太阳光谱中的紫外光,从而导致太阳能利用率极低,这大大限制了其在实际中的应用。因此,如何提高铌/钽酸盐对太阳能的转化率和分解水产氢效率仍是一项巨大的挑战。近几年,通过贵金属沉积、金属及非金属离子掺杂、构筑复合光催化剂等方法调控铌/钽酸盐的太阳能转化效率并应用在水污染治理和分解水制氢等领域成为研究热点之一。本论文以铌/钽酸盐为主要研究对象,通过贵金属沉积、构筑异质结复合光催化剂等方法改善铌/钽酸盐的太阳能转换性能。主要研究内容如下:（1）g-C₃N₄/KNbO₃异质结复合光催化剂的制备及其模拟太阳光分解水制氢性能g-C₃N₄/KNbO₃异质结复合材料被制备出来并在模拟太阳光照射下,用来光催化分解水制氢。g-C₃N₄/KNbO₃复合材料的形貌和结构分别经过X射线衍射仪,扫描电子显微镜,透射电子显微镜,X射线能量分散仪和高分辨透射电子显微镜检测,并对其进行分解水制氢实验。实验结果显示,g-C₃N₄/KNbO₃复合材料光催化分解水最好的活性分别是纯相g-C₃N₄和KNbO₃的2倍和1.8倍。同时,Pt纳米粒子作为助催化剂沉积在g-C₃N₄/KNbO₃复合材料的表面,从而得到Pt-g-C₃N₄/KNbO₃复合光催化剂,其光催化分解水的活性大约是Pt-KNbO₃和Pt-g-C₃N₄的74倍和14倍。复合光催化剂太阳能转换效率的提高主要是由于光生电子-空穴在g-C₃N₄/KNbO₃光催化剂界面上的快速分离和Pt纳米粒子的助催化作用。本工作的开展可以提供一种有效的方法,使用一种异质结复合光催化剂利用太阳能分解水制氢。（2）MOF衍生物Co₃O₄纳米粒子修饰NaTaO₃纳米块复合光催化剂的制备及模拟太阳光分解水制氢性能研究在这里,我们介绍了金属有机骨架（MOFs）中的ZIF-67（Co-MOF）材料通过静电吸附作用附着在NaTaO₃纳米块表面,然后通过煅烧处理,获得Co₃O₄纳米粒子修饰的NaTaO₃纳米块复合光催化剂,并被标记为Co₃O₄/NaTaO₃。Co₃O₄/NaTaO₃复合光催化剂的结构和形态分别利用X射线衍射仪,X射线光电子能谱仪,扫描电子显微镜,透射电子显微镜和装配有mapping的高分辨透射电子显微镜检测。同时,复合光催化剂利用太阳能光催化分解水制氢的活性经过实验检测。结果显示,Co₃O₄质量分数为5%的复合样品具有最好的光催化活性,其产氢量为8.05μmol g^-1 h^-1,这是纯相NaTaO₃纳米块(0.98μmol g^-1 h^-1)的8.2倍。结构分析显示复合光催化剂活性的增强是由于Co₃O₄纳米粒子对光谱范围的吸收增强和助催化作用。更重要的是,这种方法可以应用到其它半导体光催化剂中。（3）等离子体Ag/AgCl/NaTaO₃复合光催化剂的制备及可见光催化性能研究在本研究中,利用沉淀法和光还原法制备了新型等离子体Ag/AgCl/NaTaO₃复合光催化剂并研究了其光催化性能。通过X射线衍射仪,扫描电子显微镜,透射（高分辨）电子显微镜,X射线光电子能谱仪,能量色散X射线仪等研究了光催化剂的晶体结构、形态和组成。透射电子显微镜表明银离子通过光还原形成在氯化银表面。在可见光照射下,利用光催化剂分别降解亚甲基蓝、罗丹明B和苯酚水溶液来检测光催化剂的催化活性。相比于纯相NaTaO₃纳米块和Ag/AgCl纳米粒子,Ag/AgCl/NaTaO₃复合光催化剂具有良好的光催化活性,且在五次循环后仍显示出优异的活性。通过紫外-可见漫反射光谱,荧光光谱和光电化学性能测量,验证了Ag/AgCl/NaTaO₃光催化剂的光催化活性提高是因为其自身增强了对可见光的吸收,同时促进了电子-空穴对的分离效率导致的。此外,基于活性物种的捕获实验和电子自旋共振实验对Ag/AgCl/NaTaO₃光催化剂降解有机污染物提出了光催化机理。（4）水热合成三维（3D）Ba₅Ta₄O₁₅花状微球及其模拟太阳光催化性能研究通过水热法合成一种新型高效催化剂三维（3D）Ba₅Ta₄O₁₅花状微球。对反应温度和时间,以及碱液浓度对催化剂的形貌合成影响进行了研究。利用各种技术,例如X射线衍射仪,扫描电子显微镜,透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜对Ba₅Ta₄O₁₅花状微球的形态和结构进行了表征。结果表明,催化剂的花状微球结构是由纳米片组成。三维Ba₅Ta₄O₁₅花状微球显示出比块状Ba₅Ta₄O₁₅微球在光催化降解亚甲基蓝（MB）方面具有更强的活性。对这两种Ba₅Ta₄O₁₅微球的紫外-可见漫反射光谱,荧光光谱,比表面积和瞬态光电流响应进行表征。结果表明,Ba₅Ta₄O₁₅花状微球较高的催化活性是由于其具有更好的结晶度,有更大的比表面积和有效的光生电子-空穴分离效率,从而提高太阳能的转换效率,增强其光催化活性。（5）氯金酸辅助钽酸钾纳米块可见光降解N-烷基有机污染物催化性能研究在本研究中,我们报道了一种有效的方法用来高效降解N-烷基染料,是通过使用氯金酸（HAuCl₄）和钽酸钾（KTaO₃）纳米块光催化剂,并在可见光照射下。罗丹明B（RhB）和甲基紫（MV）作为N-烷基染料的代表,在本研究中被我们选来验证这种方法的光催化活性。通过实验表明,纯相钽酸钾或氯金酸在可见光照射下对罗丹明B和甲基紫的降解可以忽略不计。然而,添加氯金酸在染料溶液中之后,加入钽酸钾光催化剂,其光催化活性显示罗丹明B和甲基紫被快速降解。光催化活性的提过是由于氯金酸和N-烷基染料的协同作用,从而导致N-烷基染料通过静电吸附作用被钽酸钾纳米块光催化剂吸附在表面,进一步的,在可将光照射下,N-烷基染料通过N-脱烷基作用和开环反应,最终被降解。这是一种新的方法,在可见光照射下,用来快速光降解N-烷基染料并使用钽酸钾纳米块光催化剂。