光电化学（PEC）分解水技术可以将太阳能直接转化成氢能,氢能是绿色无污染的清洁能源。因此,目前广泛认为PEC产氢是将太阳能转化为可存储能源最有前途的方式之一。在光电化学分解水装置中,以半导体作为光电极,析氧反应（OER）是整个水分解反应的决速步骤,目前对于阳极半导体材料的改性研究已经有了一定的发展。然而,光阳极的表面和界面结构是如何影响光生载流子行为和光电化学性质的机理还尚不清楚。本论文以BiVO4作为光阳极,通过光电化学处理方法钝化表面态,利用瞬态光电压技术追踪光生空穴的足迹,证明了表面陷阱态的存在。通过探究表面氧空位的形成和复原在表面态钝化过程中的作用,研究了表面结构对光生电荷传输行为及其光电化学性能的影响。将过渡金属钴化合物作为析氧催化剂修饰在半导体表面,讨论了不同钴基催化剂形成的界面结构差异对电荷传输以及反应活性的影响。本论文的研究内容主要分为以下两个部分:1.阐明光阳极-电解液界面的电荷传输是优化BiVO4光电化学（PEC）水氧化性能的关键。我们通过高灵敏度的瞬态光伏技术,证明BiVO4表面存在一个优先光生电子捕获过程,随后形成表面束缚态激子。本文介绍了一种简便的表面处理方法——线性扫描伏安法（LSV）。该方法通过半导体表面氧空位的形成,可以将光生空穴从表面束缚的激子中“释放”出来,显著钝化了表面电子俘获态。因此,BiVO4表面有更多可利用的光生空穴,增强了光阳极的PEC性能。2.助催化剂修饰的半导体光阳极是光电化学分解水装置中一个重要组成部分,但半导体/催化剂界面性质对界面电荷传输行为的影响仍不清楚。采用电沉积法在BiVO4表面修饰电解液可渗透性的过渡金属羟基氧化物（Co OOH）薄膜,随后通过退火转变成致密的氧化物（Co3O4）层。由于具有较高的体相活性和有效界面势垒高度,BiVO4/Co OOH表现出良好的析氧反应动力学,并产生较大的光电压,为半导体/催化剂界面的电荷分离提供主要驱动力。此外,致密型的Co3O4,提高BiVO4分离效率的主要策略是通过钝化半导体表面态以减少表面的陷阱态电荷复合。我们的研究表明,催化剂的结构类型决定了半导体/催化剂界面的电荷转移过程,从而导致OER改善机理的差异。结果表明,BiVO4/Co OOH光阳极比BiVO4/Co3O4具有更优异的PEC性能,证明了电解液可渗透的性质是改进水氧化的决定因素。