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进入21世纪，社会的不断发展导致能源消耗不断增加，化石能源面临枯竭，迫切需要寻找一种储量丰富的新型能源。氢气作为可再生的二次能源载体，具有清洁、高燃烧热、可贮存、可运输等诸多优点，太阳能光催化分解水制氢是人类从根本上解决能源和环境问题的途径之一。利用太阳能光催化分解水制氢的研究面临的主要问题是大多数光催化材料仅在紫外光(波长小于400 nm)下高效稳定，寻找高效、稳定且具有可见光响应的光催化材料是目前光催化分解水制氢技术的关键。
本文通过离子掺杂和形成固溶体两种方法，制备了镧氮共掺杂的NaTaO3和(SrTiO3)1-x(SrTaO2N)x固溶体，对其进行了X射线衍射、紫外可见吸收光谱、比表面积和扫描电镜等物性表征，通过理论计算研究了催化剂带隙减小的原因，并对其光催化分解水性质做了研究。本文主要的研究内容如下：
(1)采用高温氨解法制备了镧氮共掺杂的NaTaO3，所得到的样品具有正交结构。密度泛函理论计算表明，N取代O后O2p+N2p电子轨道杂化造成了带隙的减小。La的量小于2％时可以起到平衡电荷的作用而促进N的掺杂，但La的量大于2％时，La会聚集在样品的表面，从而阻碍了N的进一步掺杂。光催化分解水结果表明，氮掺杂的NaTaO3(NTO：N)和镧氮共掺杂的NaTaO3(NTO：N：La)在CH3OH为牺牲剂，有助催化剂存在的条件下具有可见光分解水析氢活性，以Ru作为助催化剂时，NTO：N：La(2％)的光催化析氢活性是NTO：N的近9倍，最大产氢速率达到35μmol·h-1g-1，说明双掺杂是一种可以有效提高光催化活性的方法。另外，催化剂在可见光照射下具有很好的稳定性。
(2)通过高温氨解法合成了(SrTiO3)1-x(SrTaO2N)x固溶体粉末。研究发现，得到的粉体样品具有立方结构，N取代O掺入了晶格之中。随x的增大，带隙逐渐减小，同时，也会形成Ti3+，从而出现大量氧缺陷。固溶体粉末在以AgNO3为牺牲剂的条件下具有可见光分解水析氧活性。析氧活性在x=0.2有最大值(7μmol·h-1g-1)。固溶体样品没有析氢活性，这可能是由于氧缺陷的大量存在形成了电子空穴的复合中心。另外，固溶体样品在可见光照射下具有很好的稳定性。