Я думаю, вы почти получили его. Это то, что вы хотите?
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
from mpl_toolkits.mplot3d.art3d import Poly3DCollection
import matplotlib.pyplot as plt
fig = plt.figure()
ax = Axes3D(fig)
x = [0,1,1,0]
y = [0,0,1,1]
z = [0,1,0,1]
verts = [zip(x, y,z)]
ax.add_collection3d(Poly3DCollection(verts))
plt.show()
[/g0] Вы также можете быть заинтересованы в art3d.pathpatch_2d_to_3d.