光催化产氢技术作为解决当前社会经济发展面临的能源和环境危机的有效方案之一受到越来越多的关注,但在工业化生产中依旧非常艰难。其中,太阳能-氢能的转换效率太低成为制约该技术发展的关键。在光催化产氢过程中TiO₂内部较高的光生电子-空穴复合率,制约了其光催化效率的提高。因此,对TiO₂进行改性处理成为必要。而半导体晶面之间由于配位结构、表面势能等的差异在催化过程中表现出了特定的性质,对光催化效率具有显著的影响。研究晶面对光催化剂的调控和产氢的影响以及光生电荷激发、分离和传导的过程具有重要意义,成为当前研究的重点方向。本文基于特定晶面暴露的TiO₂纳米材料作为载体,探究晶面对有机物热解、贵金属负载以及缺陷调控的影响并探讨其在光催化产氢中的应用。碳负载的TiO₂不仅可以改善TiO₂对可见光的吸收同时有利于促进光生电荷的分离。原位有机聚合物的热解是碳负载的有效方法之一,然而该过程与材料的表面结构息息相关,研究不同晶面暴露TiO₂下双氰胺热解的影响对构建高效光催化剂的具有重要意义。以暴露{001}晶面和暴露{101}晶面为主的锐钛矿TiO₂为基底,探究晶面对聚合物分解的影响及在光催化产氢中的应用。研究表明,高势能面{001}晶面暴露的TiO₂将双氰胺碳化,在纳米片的TiO₂表面形成碳点。而在低势能的{101}晶面使双氰胺深度氧化,在TiO₂表面形成氧空位,有效促进了光生电荷的分离,30%双氰胺添加量的{101}晶面TiO₂相比于纯{101}晶面TiO₂光催化产氢的效率获得了8倍提升。Au粒子表面等离子共振效应可以有效提高材料的光响应范围。以{001}晶面暴露的TiO₂表面负载贵金属Au助催化剂,探究表面重构过程中TiO₂的缺陷对体系电荷行为进行调控,深入了解等离子体共振效应和缺陷的协同作用。研究表明,Au负载在{001}晶面TiO₂实现了表面重构构筑氧空位缺陷,等离子体共振效应和缺陷的协同作用使该体系的光催化产氢速率达到2.78 mmol·h^-1·g^-1。相比于重构前和传统的Au/TiO₂光催化剂光催化速率分别获得了2倍和3倍的提升。多金属助催化剂不仅有利于提供反应所需的活性位点,同时还能够有效降低反应势垒,其与半导体之间的肖特基结将促进光生电荷的分离,对光催化反应效率的提高具有显著作用。以暴露不同晶面的锐钛矿TiO₂为载体,探讨不同晶面负载Au-Pt双金属助催化剂的调控及产氢性能。研究表明,Au-Pt双金属助催化剂相比于单一金属负载的样品在光催化产氢中具有更高的活性。其中,{101}晶面的TiO₂负载的Au-Pt双金属助催化剂3小时平均光催化速率达到27.21mmol·h^-1·g^-1,单金属助催化剂Au和Pt则分别是4.57 mmol·h^-1·g^-1和6.95mmol·h^-1·g^-1。