人工模拟光合作用,将太阳能通过水的分解转化为清洁的氢气,是一种理想的获得可储存和可持续燃料的方式。实现人工光合作用最直接的方法之一就是构建有效的光电化学电池。然而,光阳极的水氧化半反应涉及多电子和质子的转移,是整个太阳能分解水反应的瓶颈。因此,设计并开发高效、稳定的修饰光阳极是人工光合作用体系的核心。本文提出用铱配合物[（H₄dphbpy）Ir^III（Cp*）Cl]Cl（Ir–PO₃H₂,H₄dphbpy=2,2’-联吡啶-4,4’-双磷酸,Cp*=五甲基环戊二烯）修饰WO₃电极用于光电化学水氧化。当Ir–PO₃H₂负载到WO₃电极上时,与未修饰WO₃电极相比,光阳极的光电流和法拉第效率都有显著提高。在模拟太阳光照射(AM 1.5 G,100 mW cm^-2),外加偏压为1.23 V（vs.RHE）时,光阳极在酸性条件下的光电流密度为1.16 mA cm^-2,是未修饰WO₃电极的两倍,法拉第效率达到95%。动力学研究表明,与氧化铱相比,用于光电化学水氧化的WO₃光阳极的界面电荷转移机理不同。Ir–PO₃H₂作为分子水氧化催化剂,可以通过快速的表面动力学加速表面电荷转移。通过简单的水热法,在温和条件下成功制备了不同碳量子点（CQDs）敏化的WO₃光阳极,在没有任何助催化剂或电子牺牲剂的条件下,修饰1-CQDs,2-CQDs或3-CQDs的复合光阳极光电流密度均大于WO₃电极。由于CQDs的引入,增强了WO₃半导体的光吸收和导电性,使光生电子-空穴对的分离更有效。其中,WO₃/1-CQDs复合光阳极的光电流密度提高了约76%,偏压-光电转化效率最高。值得注意的是,这种CQDs的高效敏化可以为提高WO₃光阳极的集光性能和光电化学性能提供一条有前景的途径。采用水热法将磷化钴（CoP）纳米片嵌入到多孔钒酸铋（BiVO₄）电极中。CoP的引入显著改善了光阳极的光电化学性能,在100 mW cm^-2的模拟光照下,BiVO₄+CoP光阳极的光电流密度高达4.0 mA cm^-2（1.23 V vs.RHE）,比未修饰BiVO₄电极提高了3倍。BiVO₄+CoP光阳极表现出令人印象深刻的水氧化起始电位,超过220 mV的阴极电位偏移,优于Co₃O₄或Co-Pi催化剂修饰的BiVO₄光阳极。研究表明,CoP改善光电化学性能的主要原因是表面电荷复合的抑制和光电压的增加。通过引入具有荧光和光学特性的CQDs,构建了BiVO₄/CQDs+Ni（OH）₂复合光阳极。BiVO₄/CQDs+Ni（OH）₂光阳极展示出较低的水氧化起始电位（⁰.2 V vs.RHE）,且在电压为1.23 V vs RHE时,光电流密度为3.05 mA cm^-2,约是未修饰BiVO₄电极的2.5倍,电荷注入效率为65%。表面动力学测试显示,与BiVO₄电极相比,BiVO₄/CQDs+Ni（OH）₂光阳极具有更高的电荷转移速率和更低的电荷重组速率。Ni（OH）₂作为一种水氧化催化剂与CQDs结合,可以有效地改善光生电子和空穴迁移,从而提高光阳极的光电化学水氧化活性。