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直接利用光来驱动一系列重要化学反应的光催化在解决能源短缺和环境问题方面具有极大的潜力。光催化水分解是重要的人工光合成过程,而其中的水氧化往往受到多电子转移困难以及载流子复合效率高等因素的影响,是光催化水分解的决速步骤。部分半导体材料,如WO3,本身具有一定的水分解出氧催化活性,但是催化效率较低。助催化剂可以有效促进光生载流子的分离、降低诸多反应的过电势,促进出氧催化活性的提升,在光催化过程中起着举足轻重的作用。应用于水分解出氧半反应的半导体催化剂主要有WO3,BiVO4等。WO3由于其性能稳定,不发生光腐蚀,被广泛应用于光催化分解水的出氧半反应中。另外,RuO2、IrO2等都是常见的水分解出氧助催化剂,但是他们的稀缺和高成本限制了大规模的应用,其水分解出氧的提升效率也依然有限。所以,开发廉价高效的助催化剂对于提高复合材料的出氧活性有重大意义。伴随着石墨烯等二维材料发现和发展,人们对二维材料的性质有了新的认识,其在光催化中有广阔的应用前景。Ti1-xO2单层纳米片材料是一种厚度纳米级长度微米级的超薄高结晶度的二维材料,最重要的是,由于其特殊的二维结构,让他有很多不同于粉体的独特属性。低维化使材料本身带隙宽化,光学特性和电子特性都发生一定变化,在光催化领域有重要的研究价值。我们通过固相合成,质子交换,溶胀剥离获得层片Ti1-xO2的悬浊液,再经过离心获取单层Ti1-xO2,AFM测试表明这种方法获得的层片材料厚度可小至1nm左右。然后通过NaWO3水解并与这种层片材料进行复合,烧结后获得二维Ti1-xO2与WO3的复合光催化剂。复合后的新型光催化剂显著提高了WO3在可见光下光催化水分解的出氧活性,并且随着Ti1-xO2层片厚度的减小,相应的复合材料的水分解出氧活性进一步提高。二维层片Ti1-xO2对WO3催化活性的提高作用比常用的出氧助催化剂RuO2,IrO2更明显,通优化助催化剂负载量,热处理温度等参数可以达到最优催化活性。通过对光吸收,电子空穴分离以及表面催化反应三个方面的探索,初步判断了层片材料作为助催化剂的作用机理。本工作研究的助催化剂高效廉洁,具有重要的研究价值和应用意义。