二维TiO₂纳米片具有较高的比表面积、丰富的表面活性位和较短的光生载流子传输距离,表现出良好的光催化性能,同时也是构筑异质结复合材料的优良宿主。然而锐钛矿TiO₂由于其较宽的带隙只能吸收紫外光,限制了太阳光的利用率,此外较低的光生电荷分离效率显著限制了光催化性能的提高。基于此,我们采用蒸发诱导自组装、溶剂热结合高温表面氢化的方法,合成了具有表面缺陷的二维超薄介孔锐钛矿黑TiO₂纳米片。表面氢化后带隙变窄,拓展光响应范围到可见光区。将其作为宿主构建了复合体材料来进一步提高光生电荷分离效率,进而提升光催化性能。本论文针对以上问题研究了超薄介孔黑TiO₂纳米片及其复合体的制备及与光催化性能之间的关系,主要内容分为以下三个方面:1、通过蒸发诱导自组装、溶剂热和表面高温氢化方法制备了具有表面缺陷的二维超薄介孔锐钛矿黑TiO₂纳米片（SDUATNs）。纳米片的厚度为6 nm,这种超薄结构有利于光生载流子的扩散和传输。表面缺陷的存在使带隙减小至2.97 e V,拓展光响应范围到可见光区,同时提高了光生电子-空穴对的分离效率,从而促进了光催化产氢性能。SDUATNs具有良好的产氢性能(3.73 mmol h^-1 g^-1),比原始的白色TiO₂纳米片(1.31 mmol h^-1 g^-1)提高了约3倍。这种优异的性能归因于二维超薄纳米材料快速的电子传输通道以及具有较大比表面积的介孔结构提供了丰富的表面活性位点。2、以超薄介孔锐钛矿黑TiO₂纳米片为宿主,通过超声浸渍、液氮冷冻和原位光还原沉积策略制备了Pt纳米粒子/超薄介孔锐钛矿黑TiO₂纳米片复合体（Pt-SDUATNs）。均匀尺寸的Pt纳米粒子在缺陷型TiO₂纳米片表面紧密耦合,利于光生电子向助催化剂Pt的转移,从而提高光催化产氢效率。Pt-SDUATNs催化剂具有良好的可见光吸收（2.66 eV）和优异的光催化产氢性能(6.15 mmol h^-1g^-1),较SDUATNs提高了约1.7倍。负载质量分数为0.2%的单分散Pt纳米粒子,光催化产氢性能远优于0.5%的H₂PtCl₆溶液,大大提高了助催化剂Pt的利用率。3、以Pt纳米粒子/超薄介孔锐钛矿黑TiO₂纳米片为宿主,通过超声湿浸渍和表面高温氢化还原策略合成了Cu纳米粒子/Pt纳米粒子/超薄介孔黑TiO₂纳米片复合体（Cu-Pt-SDUATNs）。由于金属Cu的表面等离子体共振（SPR）效应,该复合体拓展了可见光吸收,利用Pt纳米粒子和Cu纳米粒子之间的协同作用进一步促进了光生载流子的传输和分离,进而提高了光生电子-空穴对的分离效率。在模拟太阳光AM 1.5G条件下,Cu-Pt-SDUATNs具有良好的光催化产氢性能(8.51mmol h^-1 g^-1),较Pt-SDUATNs提高了1.4倍。这种新的合成策略为开发新颖的光催化复合材料提供了新的思路,在清洁能源领域具有潜在的应用前景。