在过去几十年中,太阳能光电化学（PEC）水分解是能源领域的热点之一。其中基于金属氧化物的光电催化材料因其良好的化学稳定性、较高的性价比等因素备受瞩目。许多二元氧化物,例如Zn O,WO3,Ti O2等,已经发展成为良好的光电极材料或作为其中关键的部分。但是,它们的能带结构可能无法满足高性能太阳能PEC系统对材料光吸收的先决条件。许多研究人员已经在努力寻找新的适用可见光响应的半导体。混合金属氧化物复杂多变的结构提供了更为广阔的可能性,例如引入新轨道与O2p能级杂交以调控禁带宽度及价带位置。本论文选择以二价锡核心,引入所需杂化能级,其5s2电子可有效与O2p杂化,产生多种具有可见光吸收的新型半导体氧化物材料,文献报道已证实它们往往具有优秀的光催化潜力。基于半导体材料的光催化（PC）和光电催化（PEC）材料间的紧密联系,但两者往往仍存在对材料需求的差异。本论文选择已经广泛报道的混合价态氧化锡光催化剂为例证,探讨二价锡氧化物结构特征对其光电性质的影响,并寻求从光催化剂到光电催化剂间的关键差异。得益于该材料元素组成相对简单,缺陷种类少于更复杂的多元氧化物体系,本论文充分挖掘其结构特征,并阐明其制备、性质、性能三者间的核心关联。在此之上,本论文进一步开发具有更适宜能带结构的二价锡氧化物粉体用于光阳极核心材料。根据能带结构和离子交换速率等特征,本文选择四元氧化物烧绿石结构为基础晶格母体。具体而言,本论文选取的KTa WO6结构含有由共角Ta O6-和WO6-八面体组成的离子交换通道。该通道允许低价阳离子通过,而二价锡离子在换入后即可与晶格母体中O2p轨道有效杂化,产生具有可见光相应的新型半导体材料。基于前述思路,本文设计并实现了相应的混合价态氧化锡(纳米花Sn3O4,纳米棒Sn2+:SnO2)和钽钨酸亚锡Sn Ta WOx粉体材料,并制备相应的光电极。本论文所涉及的多种二元、四元氧化物关联紧密,其材料化学、微观结构与光电化学性能之间相互对照。具体研究结论如下:1.自掺杂氧化锡Sn2+:SnO2首次通过溶剂热法在200℃10h下,将K2Sn3O7和Sn Cl2的粉末与正丁醇混合在特氟龙衬里的不锈钢高压釜中进行合成。通过水热法,在180℃12h下,将Na3C6H5O7·2H2O和Sn Cl2的粉末与去离子水混合合成了Sn3O4。通过制备Sn2+:SnO2微米棒和纳米花Sn3O4光阳极,研究影响其PEC的限制因素。在光电化学阻抗谱（Photo-EIS）中,它们的电荷传输明显不同,这归因于它们的光生电荷移动路径长度,与它们的微结构有关。此外,我们发现残留的羟基的存在也是有害的。同时,在缺乏表面催化位点的情况下,我们观察到钴助催化剂的负载也是另一种提高其光电化学活性的措施。这些结构要求对于用于PEC或PC应用的其他氧化锡材料的设计有特别重要的指导意义。2.我们通过熔融盐法和水热法合成了Sn Ta WOx四元氧化物。首先,将Ta2O5,WO3,K2CO3的粉末混合并加热至900-1100℃,即可得到白色的中间相KTa WO6。然后,在N2气氛400℃条件下我们通过熔融盐法与Sn Cl2反应合成了Sn Ta WOx四元氧化物,然后在室温或150-200℃条件下通过水热法也制备了Sn Ta WOx。据此,我们研究了不同实验条件参数对其性能和形貌的影响。后续通过热蒸镀法和尿素水解沉积法将助催化剂Co和Ni负载在材料表面,得到光电流最大约为0.5m A·cm-2,这是目前报道中最高的。首次阐述了二价锡的四元氧化物半导体（Sn Ta WOx）在光电催化领域的应用的潜力。