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为了缓解化石燃料的使用所引起的环境污染及能源短缺问题,新型可再生清洁能源的开发已被全球各个国家所重视。氢能作为一种新兴能源载体,因其诸多优点而深受研究者的青睐。目前,光电催化（PEC）水分解析氢技术已被广泛的研究。因此,开发高效、廉价易得的半导体材料用于PEC水分解是必不可少的。本文主要以提升TiO2 PEC性能为主线,采用基于过渡金属的氧化物,磷酸盐,多金属氧酸盐以及席夫碱配体去修饰TiO2纳米线,构筑TiO2二级结构,分别制备出CoO-Co3O4/TiO2纳米线阵列（NAs）,Ni3（PO4）2/TiO2 NAs,钴基磷钼酸盐Na2Co4[Co4(PMo9O34)2]·14H2O（Co-POMs）/TiO2 NAs以及水杨醛缩邻甲苯胺（ST）/TiO2 NAs光电阳极材料。通过对其元素组成、形貌以及结构进行表征分析,同时,在AM 1.5G模拟太阳光照射条件下,采用配备有三电极系统的电化学工作站对其PEC性能进行测试。主要内容如下:（1）首先,通过水热法在导电玻璃（FTO）上生长TiO2 NAs。其次,采用先浸渍再煅烧的方法将CoO-Co3O4负载到TiO2 NAs。由表征结果得知,FTO上生长的TiO2 NAs排列紧密并且有二次沉积现象发生。在1 M KOH电解质溶液中进行了PEC测试。结果表明,CoO-Co3O4的负载可以降低TiO2自身的电荷转移电阻,提高电荷分离效率。在所加电压为1.23 V vs.RHE下,CoO-Co3O4/TiO2 NAs的光电流密度为0.23 mA cm-2,并且具有良好的稳定性长达13 h以上。（2）同样地,先采用水热法将TiO2 NAs生长于FTO上,再用先浸渍后高温加热将Ni3（PO4）2引入TiO2 NAs。由XRD,SEM,EDS,TEM,XPS表征结果显示,TiO2 NAs紧密排列且Ni3（PO4）2已成功沉积到TiO2 NAs上。在1 M KOH电解质溶液中进行了PEC测试,经分析得知,Ni3（PO4）2可以增强TiO2自身的光吸收能力,减小电荷转移电阻以及加快光电极表面反应动力学,从而使Ni3（PO4）2/TiO2 NAs光电阳极材料具有优异的PEC性能,当所加电位为1.4 V vs.RHE时,其电流密度达到0.25 mA cm-2,并且稳定性长达11.5 h以上。（3）采用水热法在FTO上生长TiO2 NAs后,再利用先超声后加热回流的合成策略简单有效地在TiO2 NAs上直接生长出Co-POMs。通过表征结果得出,TiO2 NAs生长较为疏松且Co-POMs已成功的引入到TiO2 NAs上。同时,由ICP,TG,FT-IR,EDS以及XPS确认了Co-POMs的元素组成及结构。PEC的测试则选择在0.5 M Na2SO4电解质溶液中进行。结果显示,Co-POMs本身具有出色的光捕获能力,将其引入TiO2 NAs中可以进一步增强其光响应特性,并且电荷转移电阻也相应变小,因此所制备材料的PEC性能显著提升,在相同的1.23 V vs.RHE施加电压下,其光电流密度是空白TiO2 NAs的1.2倍,并且可以持续进行PEC水氧化反应达14 h以上。（4）水热法生长TiO2 NAs于FTO上,再选择浸渍超声法直接将ST配体负载于TiO2NAs上。用元素分析表征了ST配体的结构组成。同样地,在0.5 M Na2SO4电解质溶液中进行PEC测试。结果表明,ST可以显著增强TiO2自身的PEC活性。在1.43 V vs.RHE下所得到的光电极材料达到最大光电流密度0.49 mA cm-2,是TiO2 NAs的1.2倍,并且稳定性可达13 h以上。其主要原因是负载ST在降低电荷转移阻力,有效阻止电子-空穴对快速重组的同时,增强了其光捕获能力。