氢能近年来引起了人们的广泛关注,因为它清洁无污染,有望取代化石燃料。光电化学（PEC）水分解是一种利用太阳能以低成本制备氢气的极好策略。二氧化钛（TiO2）作为研究较为广泛的半导体可用于PEC分解水,它有着易合成、高稳定性和低成本等优势,但是其本身光生电子空穴对复合严重,仅对紫外光有响应等缺点使其在PEC分解水领域还有着极大研究空间。近几十年来,人们开发了新的材料——金属有机框架（MOF）,其多孔结构和大量暴露的不饱和活性位点等特性为PEC分解水开创了新的道路。本课题从TiO2半导体和MOF异质结构建这一基础方案出发,研究MOF对TiO2光电极结构和性能的影响,并通过对比实验得到合理的推测,最后通过表征来证明和解释PEC分解水系统中的相关反应机理。具体研究内容如下:（1）本工作选取了TiO2和Ni-MOF异质结为实验模型,通过调控配体刻蚀时间来具体研究Ni-MOF的形成过程以及对光电极的PEC性能影响。经IR光谱和LSV研究发现,Ni-MOF的生长是一个缓慢的过程,随着反应时间的延长,配体和中心离子的配位程度也因此改变。与此同时,PEC的性能呈现出先升高后降低的趋势。其中,光电化学结果证明反应2h后的TiO2-MOF-2光电极活性最佳。最后,通过XPS对比反应2h和4h的样品深究配体对中心金属离子影响的机理。（2）为了进一步探讨不饱和配位活性位点对水分解的影响,选取了Ni-MOF修饰的TiO2（TiO2-MOF）作为结构模型,并通过二次配位策略选择性地使配位不饱和的Ni2+位点失活。我们采用了五种不同的配体来有效地淬灭暴露的不饱和Ni2+离子,TiO2-MOF的光电流密度有规律地降低,并且随着配体的不同,下降的幅度也有所改变,我们推测这主要与配体的配位能力和尺寸大小有关。（3）Zn-MOF（ZIF-8）的不饱和活性位点被认为是提高TiO2的PEC水分解动力学的关键。然而,在光照条件下其不良的水稳定性极大地限制了高效光电极的实际应用。本文采用了一种新的策略,即通过阳离子交换法用Ni2+部分取代TiO2-Zn MOF光电极的Zn2+来解决Zn-MOF的稳定性。由于Ni2+的未配对电子和Zn2+的电子排斥作用,客体Ni2+的引入导致电子从Zn2+转移到Ni2+,这有助于加固Zn-N键。此外,Ni2+的缺电子结构还能提供了Lewis酸活性位点,可以构建新的电子传输通道并提高电荷分离效率致使增强了PEC性能。