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化石能源过度消耗引发的潜在能源危机和日益严重的环境污染是人类社会可持续发展面临的重大挑战，开发和利用廉价、清洁的可再生能源以替代化石能源是应对挑战的必由之路。取之不尽用之不竭的太阳能是理想的可再生能源，氢气具有能量密度高和使用无污染的显著优势，是理想的能源载体，因此科学家一直致力于将间歇性的太阳能高效转化为可存储的氢能。光催化分解水制氢被认为是实现此转化的极具潜力的技术，其关键是发展高效的太阳能驱动光催化材料。光催化效率是由光催化材料的光吸收、光生电荷的分离转移和表面催化三方面的特性共同决定的，而光生电荷的分离转移是承上启下的步骤，构建能够有效促进光生电荷分离转移的异质结构对于实现高效光催化至关重要。铁电材料自发极化产生的内建电场能够实现光生电子、空穴沿反向运动，从而提高分离效率。因此，铁电材料已被广泛应用于光催化反应。单畴铁电材料的出现进一步强化铁电材料在提高光生电荷分离特性方面的优势，使在晶体两侧分别实现氧化及还原反应成为可能。本论文以单晶单畴铁电钛酸铅为研究基体，借助其自身独特的表面结构，定向构建PbTiO3/TiO2异质结构，并研究其与牺牲剂之间的相互作用。 以HF为刻蚀剂，单畴铁电PbTiO3为起始材料，利用半导体铁电PbTiO3中的铁电场诱导表面带电属性的差异，负电性F-会优先选择性吸附在带正电性的PbTiO3(001)表面，实现对PbTiO3选择性刻蚀，定向构筑PbTiO3/TiO2异质结构。研究发现，全光谱下PbTiO3/TiO2异质结的光催化产氢性能约为原始PbTiO3的13.17倍，性能的提高归因于两方面:1)PbTiO3/TiO2异质结构有助于光生电子、空穴的快速分离，降低二者复合几率;2）高活性锐钛矿TiO2纳米颗粒的形成提高PbTiO3(001)晶面的表面催化活性。 光催化材料表面与反应离子之间的库伦相互作用会影响其光催化活性。对于晶体两侧带相反电荷，且光生电荷分别向某一侧晶面选择性迁移的铁电基光催化材料，反应离子与光生电荷能否同时迁移到相应的电畴会显著影响着最终的光催化性能。通过研究PbTiO3基光催化材料在不同空穴牺牲剂条件下的光催化产氢性能，发现以三乙醇胺为牺牲剂时的光催化产氢活性显著高于以甲醇为牺牲剂的活性。究其原因是在库仑引力作用下，质子化三乙醇胺正离子易于吸附在PbTiO3（00-1）晶面，促进光生空穴表面的催化转移，同时具有更负氧化电位的三乙醇胺也更易被氧化。