通过光电化学分解水系统产生氢气和氧气是目前高效利用太阳能最具应用前景的方式之一。光电极材料一直是光电化学分解水领域研究的重点和难点,其光生载流子产生、分离和传输效率三方面因素决定了光电化学分解水的效率。然而,单相光电极材料很难同时满足以上三方面要求。氢处理、II型异质结构以及Z-scheme体系都可以增强材料的可见光吸收性能,提高材料的载流子分离效率,是提高材料光电化学性能的常见改性方法。WO₃和CuWO₄由于具备合适的能带位置、优良的光学和电学特性,在光电化学分解水领域有着广泛的研究。然而,WO₃可见光吸收效率低和CuWO₄载流子分离效率低的问题成为其广泛应用的瓶颈。针对上述这些问题,本文通过氢处理,对单相CuWO₄,II型异质结构WO₃/CuWO₄和Z-scheme体系WO₃/Cu₂O材料进行改性。内容如下:1.通过简单的一步水热法制备CuWO₄,并将其在H₂气氛中煅烧得到H-CuWO₄,研究氧空位对CuWO₄的结构和光电化学性能的影响。研究表明,氢处理在CuWO₄表面引入了氧空位,使其光电化学性能得到显著提升。在光学特性方面,氧空位降低了材料的带隙。在电学特性方面,氧空位提高了材料施主能级密度;此外氧空位作为电子俘获陷阱,抑制了光生电子-空穴对的复合,从而提高了CuWO₄的光生载流子分离效率。2.通过水热法和固相反应法制备出II型异质结构WO₃/CuWO₄,并在其基础上进行氢处理得到WO₃/H-CuWO₄,研究氧空位和II型异质结的协同作用对材料光电化学性能的影响。研究表明,氢处理在WO₃/CuWO₄的表面引入了氧空位,氧空位和II型异质结构的协同作用使得材料的光电化学性能得到了显著的提升。在光学特性方面,II型异质结构和氧空位的协同作用大幅提升了材料的光生载流子产生效率。在电学特性方面,II型异质结构和氧空位的协同作用显著提高了材料的载流子分离效率。3.通过水热法和恒电流电沉积法制备出Z-scheme体系WO₃/Cu₂O,并在其基础上进行氢处理得到H-WO₃/Cu₂O,研究氧空位和Z-scheme体系的协同作用对材料光电化学性能的影响。研究表明,氢处理在WO₃/Cu₂O中产生了氧空位,氧空位和Z-scheme体系的协同作用使得材料的光电化学性能得到了显著的提升。在光学特性方面,氧空位和Z-scheme体系的协同作用大幅提高了材料的光生载流子产生效率。在电学特性方面,氧空位和Z-scheme体系的协同作用显著提升了材料的载流子分离效率。