随着工业化进程的加快,如何面对传统能源的枯竭和全球环境的恶化已经成为当今社会迫在眉睫的严峻问题。毫无疑问,人类对清洁、可再生的新能源的需求日趋急迫。迄今为止,在众多新能源中,氢能,因其高燃烧热、清洁无污染、可再生等特点吸引了大量研究者的关注。尽管如此,对于传统制取氢气的方法而言,其较高的成本严重阻碍了氢能的发展。相较之下,光催化制氢,即利用半导体材料的光电性能光解水,直接将太阳能转化为氢能的过程,被认为是一种简单有效且绿色的方法。能被应用于光催化制氢的材料种类颇多,如金属氧化物、金属硫化物以及钙钛矿材料等。在众多光催化材料中,得益于无毒、稳定、易制备、带隙可调控等特点,TiO2一直是研究的热点。然而未经处理的TiO2存在着如可见光响应效率低、光生载流子分离率低、复合率高、析氢固/液界面效率低等缺点。针对上述问题,本文提出了有效的改进方法,并成功提升了 TiO2基材料的光催化制氢性能,具体工作如下:(1)首先,通过静电纺丝法和固态还原法,将Ti3+/Ov成功引入TiO2中,得到自掺杂Black Ti3+-TiO2纳米管。相较于未处理的TiO2,Black Ti3+-TiO2对可见光的吸收明显增强,载流子分离效率显著升高,其光催化制氢性能提升至～159.36μmol/g·h,是初始TiO2纳米管的3.4倍。此外,该制备工艺可重复较高,且催化性能稳定。(2)随后,以水热法将过渡金属硫化物2D MoS2薄片作为助催化剂沉积于Black Ti3+-TiO2纳米管表面。由于2D MoS2薄片具有良好的电子输运性能和载流子固/液界面分离效率,使得2D MoS2/Black Ti3+-TiO2纳米管异质结的光催化制氢性能得到进一步增强,最终2D MoS2/Black Ti3+-TiO2纳米管的光催化制氢性能提升至～713.15 μmol/gh。(3)最后采用固态烧结-油浴法,制备出CdS/Ni2P/Black Ti3+-TiO2异质结。在该结构中,利用Ni2P的金属性使CdS和Black Ti3+-TiO2形成Z-Scheme能带结构,利用Ni2P良好的载流子固/液界面分离性能,使得Ni2P成为CdS纳米粒子和Black Ti3+-TiO2纳米管的助催化剂。在Z-Scheme能带结构和助催化剂的协同作用下,CdS/Ni2P/Black Ti3+-TiO2异质结的光催化制氢性能最终提升至～3303.85μmol/gh。