二氧化钛（TiO₂）是最早用于光催化分解水产氢的n型半导体材料,具有化学稳定性高、亲水性强、耐光腐蚀、光生载流子具有很强的氧化还原能力等优点。但同时TiO₂因具有导电性差、带隙宽等缺点而使其对太阳光的利用率较低,限制了可见光驱动下的光解水效率。为了克服上述缺点,本文通过金属离子掺杂和表面修饰两种策略对TiO₂进行了改性,并系统研究了TiO₂光催化性能得以改善的机理,具体工作如下:（1）对TiO₂进行掺杂。在前驱液中加入铝元素,通过水热合成的方法直接在氟掺杂氧化锡（FTO）导电基底上生长了铝掺杂的二氧化钛（Al:TiO₂）纳米棒阵列用作阳极研究光电化学分解水性能。实验重点研究了铝掺杂浓度对TiO₂形貌、结构及分解水性能的影响,揭示了铝掺杂提高TiO₂电极分解水性能的原因。研究结果表明,铝掺杂不但使TiO₂纳米棒的内部电荷传输阻抗降低,还可以显著降低纳米棒与FTO基地的接触电阻。该影响使Al:TiO₂电极的PEC效率得到显著提高。例如,8%-Al:TiO₂纳米棒阳极材料在1.23 V vs.RHE处的光电流密度达到0.80 mA/cm²,是不掺杂TiO₂纳米棒的5.7倍。（2）用硫化镉（CdS）和铁氧氧氢（FeOOH）量子点对TiO₂进行表面修饰。首先通过水热法在FTO上直接合成了TiO₂纳米棒,研究了水热前驱液中钛酸四丁酯浓度、水热合成时间和退火温度对TiO₂纳米棒的结构及光电化学性能的影响,优化制备条件,获得光解水性能较好的TiO₂。然后,以CdS和FeOOH量子点为修饰剂对TiO₂纳米棒进行表面修饰,研究修饰前后TiO₂阳极材料的结构及光解水性能,并揭示光解水性能提高的原因。结果表明,450?C退火后,TiO₂电极光电流密度约为0.50 mA/cm²,CdS和FeOOH共修饰的TiO₂(光电阳极在1.23V vs.RHE时的光电流密度约为0.82 mA/cm²,分别是TiO₂/CdS和TiO₂阳极材料的1.29和1.62倍。（3）用含钨类氧化物对TiO₂进行表面修饰。首先利用水热合成法直接在FTO上合成TiO₂纳米棒,利用直接法和间接法合成了含钨类氧化物修饰的TiO₂纳米棒阳极材料,研究了含钨类氧化物修饰的TiO₂纳米棒的结构及形貌,随后探究了间接法制备过程中电沉积温度、电沉积电位、电沉积时间及退火处理温度对制备的三氧化钨的光电性能的影响。最后,通过改变CuWO₄溶胶浓度来调节CuWO₄的厚度,研究了TiO₂/CuWO₄电极的吸光性能及光电化学分解水性能。结果表明,沉积电位为-0.6 V、电沉积温度为70°C、沉积时间为5 s,TiO₂/CuWO₄电极经过300°C退火后的的光电流密度是TiO₂的光电流密度的两倍。