太阳能驱动的水分解制氢被认为是提供清洁能源的一个主要策略。金属氧化物半导体作为光催化剂分解水产生氢气受到了广泛的研究。本文中,我们主要围绕构建有机-无机异质结和掺杂等方法对半导体改性处理以提高光催化活性来展开研究和讨论。我们分别基于TiO₂和Co3O4两种催化剂体系进行实验和表征探究改善催化活性的方法,具体研究内容如下:（1）TiO₂@COP-64复合光催化剂的光催化制氢性能:用Yamamoto反应和水热法合成一系列TiO₂@COP-64复合光催化剂。采用XRD、TEM、HRTEM、XPS、UV-vis和BET等表征手段,从结构、形貌和物化性质等方面对制备的TiO₂@COP-64复合光催化剂进行表征。以无水甲醇（10 vol.%）为牺牲剂,Pt（3ωt%）为助催化剂,模拟太阳光照射下进行光解水产氢过程。结果表明TiO₂@COP-64复合物展现出较高的产氢活性和优异的稳定性。特别地,当COP-64相对TiO₂的质量分数为1%时,样品产氢速率达到15.02 mmol h-1 g-1,超过TiO₂纳米片产氢速率63%（9.20 mmol h-1 g-1）。说明COP-64的掺杂不仅提高TiO₂纳米片比表面积从而提供更多的反应活性位,还改善了可见光的吸光性能。（2）TiO₂@COP-64复合光催化剂的光催化制氢机理:对催化剂样品进行荧光寿命表征和CV测试,再结合（1）中表征和实验结果,推断TiO₂的价带和导带位置均比COP-64的低,这促使电子由COP-64的导带转移到二氧化钛导带上,而二氧化钛价带上的电荷转移到COP-64价带上。说明,COP-64和Ti02纳米片之间的内反应提供了电荷转移通道,极大地降低了光生电子（e-）-空穴（h+）对的复合率。（3）La_xCo_3-xO₄/G复合光催化剂的光催化制氢性能:采用微波水热法和原位化学沉积法制备了 LaxCo3_xO4纳米颗粒和石墨烯复合的光催化材料La_xCo_3-xO₄/G。我们对该复合材料进行XRD、TEM、HRTEM、XPS和PL等结构、形貌和物化性质的表征。用三乙醇胺（TEOA,体积分数10%）作牺牲剂,在可见光（λ≥420 nm）照射下曙红Y敏化的LaxCo3_xO4/G复合物在表现出比Co3O4/G复合物更高的催化产氢活性,当复合物催化剂的La/Co摩尔比率为10%时,产氢率达到最高值6.543mmolh-1g-1,是 Co3O4/G 的 2 倍。（4）La_xCo_3-xO₄/G复合光催化剂的光催化制氢机理:对催化剂样品进行荧光寿命,激光闪光光解和MS测试,结果表明La修饰Co3O4限制了复合物的颗粒生长,形成晶格缺陷,还改变了复合物的能带结构,最终促进光催化活性的提高。在下文中详细介绍了光催化产氢的电子迁移过程。