随着人类社会的不断发展,对能源的需求与日俱增。其中化石能源又是人类社会发展的命脉所在。由于化石能源的不断开采,其在全球的储量不断下降,因此迫切地需要寻找可代替的再生能源。太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源,逐渐引起人们的关注。利用光电化学方法将太阳能转化为化学能是一种有效的途径,然而在光电解水体系中,每生成1分子氧气就需要转移4个电子,会增加水氧化反应的势垒,是一个阻力比较大的反应,因此制备一种高效的光阳极已经成为人们研究的热点。半导体材料由于其具有良好的吸光性能,合适的能带位置,被广泛地应用到光电解水体系中。但是由于半导体其光生电子与空穴的回传速率较快,表面动力学性能较差等缺点,是限制其发展的主要因素。本文针对于此,通过水热法制备Ti O2/Bi VO4复合电极,以此提高其光生电荷的分离效率。在此体系中,钒酸铋起到对光吸收的作用,通过引入二氧化钛纳米球与钒酸铋组建异质结,增加了电子与空穴的有效分离。光电性能测试表明,Ti O2/Bi VO4复合光阳极在1.23VRHE时其光电流密度达到了3.2 m A/cm2,明显超过了文献中曾经报道过的相关异质结的光电流密度。最后在电极上修饰分子催化剂,光电流密度达到4.6 m A/cm2。由于半导体在光电催化体系中,其表面动力学较弱,本文设计了一种新型负载水氧化催化剂的方式,提高电极在水氧化反应过程中的动力学性能。在钴立方烷上引入了双键,通过电聚合的方式将钴立方烷分子固载到钒酸铋上。测试结果表明,通过电聚合的方式制备的光阳极具有良好的催化性能。在钒酸铋表面引入乙烯基磷酸后,催化剂分子可通过共价键连接到电极表面,制备的电极不仅具有很高的光电催化活性,稳定性也有了明显提高。为提高半导体/分子催化剂光阳极对光生空穴的利用率。本文在半导体钒酸铋电极表面引入了金纳米粒子,由于金在光照的条件下会产生等离基元共振效应,产生大量的热空穴,使空穴在金纳米粒子上富集。通过对分子催化剂的靶向修饰,使其吸附在金纳米粒子,增加了分子催化剂对空穴的利用率。该复合体系的光电催化水氧化能力明显提高,光电流密度达到了4.5 m A/cm2(1.23 VRHE)为今后光阳极的制备提供了设计思路。