由于传统化石燃料的不可再生性和环境问题的日益凸显,寻求清洁的可再生能源迫在眉睫。太阳能因其清洁、储量丰富受到大家的关注。而利用太阳能光电裂解水产氢是最直接、简便的把太阳能储备起来的手段之一。因此,构建一个高效的光电裂解水器件是极为重要的。在众多半导体材料中,钒酸铋因其良好的带隙（2.4 eV）和边沿位置受到了科学工作者的大力研究。然而,钒酸铋材料本身具有一些属性问题（如较差的电荷分离、较低的电导率、较缓慢的氧化动力学等）导致了不高的光电转化效率。为了解决这些问题,大量的技术手段被应用。本研究主要从钒酸铋晶体结构和表面修饰助催化剂来提升电极的光电转化效率。通过光电沉积新型Co系助催化剂、借助于TiO₂电子传输层来调控助催化剂结构进而提升催化性能,获得了一个高效、稳定的钒酸铋光阳极。然后,把改良的高效钒酸铋光阳极和a-Si光阴极串联起来组建光电裂解水电池,获得了一个太阳能驱动的、自发的、高效的器件,其光电转化效率达到了3%。此外,把钒酸铋电极做了一些太阳能利用的其它应用研究,如环境领域光电降解有机污染物,取得了较好的去除效果;化工领域光电选择性合成重要化工原料,获得了不错的转化率和产率。这为钒酸铋的进一步应用提供了新的思路和视野。