氢能作为一种理想的无污染绿色能源,能够有效缓解能源和环境双重危机。而利用太阳能光催化分解水制氢是获得廉价氢能的理想途径之一。设计出可见光吸收,催化活性和稳定性高的光催化剂是光催化制氢研究的关键。碳点具有可调的光学特性、优异的电子传输能力以及丰富的来源,因而在光催化制氢领域有极大的应用前景。本课题采用水热、电化学和超声方法合成碳点,对比不同方法制备的碳点与P25TiO₂复合体系的光催化降解氮氧化物测试结果,确定碳点制备的最佳方法为水热法。进一步地研究水热碳点与二氧化钛复合体系的光催化制氢性能。发现水热碳点只对{001}TiO₂催化制氢性能有提升作用,而其它二氧化钛如P25TiO₂,锐钛矿,{101}TiO₂和{100}TiO₂的光催化制氢活性都受到明显的抑制。基于上述现象,深入研究了水热碳点与{001}TiO₂相互作用下的光催化制氢过程,结果表明,当碳点负载量为0.5 wt%时,对{001}TiO₂产氢活性提升效果最为显著,主要归因于碳点对电子较高的传输能力以及电子和空穴良好的分离作用。并且体系表现出相当好的稳定性。掺杂改性是提高碳点光催化性能的有效手段,因此通过引入N、S和B原子从而调控碳点的光学性质。发现杂原子的引入可以促进碳点的可见吸收。在此基础上,掺杂碳点修饰的TiO₂其可见光催化制氢性能也得到一定提升。综上,本课题通过探索碳点的合成并对其进行修饰,研究碳点与二氧化钛复合体系的光催化制氢性能,能够为设计和开发出基于碳点的高效催化剂提供一定依据。