本文采用简单经济、生态友好的水热法合成了一系列高效铌、钽基光催化剂,如K2Nb206八面体,Sr2Nb207纳米片,Ta205纳米棒,和SrTa4O11纳米线等,并应用于光催化分解水制氢和光催化还原CO2领域。此外,通过简单的元素掺杂成功的将某些光催化剂的光响应拓宽到可见光范围。采用简单经济、生态友好的一步水热法成功制备了烧绿石型K2Nb2O6正八面体结构光催化剂,该催化剂在未负载助催化剂时光催化分解水制氢速率达到了6μmol/h,是相同条件下钙钛矿型KNbO3的3倍,是商业Nb205粉末的30倍,当Pt负载量为0.7wt%时性能进一步提高,达到最高的121μmol/h,是未负载时的20倍。光催化稳定性实验也证明K2Nb2O6具有极佳的稳定性能。利用相对简单的两步水热法成功的制备了单晶Sr2Nb207纳米片,通过实验获得最佳水热条件为碱浓度1M,反应温度220℃,反应时间12h,当助催化剂Pt负载量为0.3wt%,光催化分解水制氢速率最高可达133μmol/h。由于其独特的单晶纳米片结构,水热法合成的Sr2Nb207纳米片负载1wt%Pt时的光催化分解水制氢性能是固相法的205倍。HRTEM证明每个Sr2Nb207纳米片的厚度大约为3.2nm,由6个单层组成,每个单层的厚度为0.325nm。除此以外,通过常温下简单过渡金属阳离子Sn2+的取代成功的制备了SnxSr2-xNb207可见光响应型光催化剂,UV-vis漫反射光谱证明其光吸收边红移至530nm,实验证明Sn2+/Sr2+摩尔比为60%时产物的光催化性能最优,达到了0.841μmol/h。发展了一种简单经济、环境友好的方法制备了Ta2O5·nH2O无定型活性前驱体,该前驱体水热处理240℃,12h可制备出一维单晶Ta205纳米棒,TEM显示其直径大约为10-20nm,长度为500nm。在未负载助催化剂时光催化分解水制氢速率达到了81.25μmol/h,是商业Ta2O5和P25的5.8倍和18倍,并表现出极好的稳定性,HETEM和XRD表征表面其表面暴露(010)晶面,实验证明其形成机理为溶解重结晶机理。此外,以mSiO2的包覆稳定Ya2O5纳米棒形貌,成功的制备了Ta3N5纳米棒,其光吸收边红移至620nm,在未负载助催化剂时420nm以上可见光产氧速率达到了3.7μmol/h。首次利用一步水热法成功的制备了SrTa4O11超长单晶纳米线,实验证明SrTa4O11-0.8样品的光催化分解水制氢性能最佳,20mg该纳米线在负载0.1wt%Pt时紫外光产氢速率达到了426.6μmol/h,并可在未负载助催化剂时光解纯水,TEM表明单根纳米线的直径约为4.5nm,除此以外,SrTa4O11纳米线在光催化还原CO2制甲醇时选择性可达99%以上。实验发现Ta2O5·nH2O活性前驱体对于制备钽酸盐光催化材料具有良好的普适性,这为钽酸盐光催化材料的制备开辟了一个新的领域。