光解水产氢是获得清洁能源的理想途径,二氧化钛因其合适的能级位置和稳定的光化学性质而成为研究光催化剂改性的基准半导体材料之一。本论文通过钾改性和氢化处理相结合,设计合成了一系列二氧化钛基半导体材料,系统研究了其用于模拟太阳光分解水产氢的构效关系,主要研究成果如下:1.利用溶胶凝胶法制备了不同钾添加量的二氧化钛样品,并结合700°C氢化处理,详细考察了钾含量和氢化处理对催化剂形貌、组成以及光催化活性的影响。结果显示钾能抑制锐钛矿向金红石的相变,改变钾含量可以调节氢化引入的氧空位浓度,改善催化剂的吸光性能。此外,适量的钾改性结合氢化处理可以促进样品表面形成锐钛矿和K_xTi₈O₁₆（0≤x≤2）异质结。氢化引入的氧空位,尤其是原位形成的锐钛矿和K_xTi₈O₁₆（0≤x≤2）异质结,增强了样品的光吸收并促进了光生载流子的分离。钾和氢化协同修饰的样品展现出明显改善的光催化活性,5%钾含量的氢化样品在模拟太阳光下有最高的光解水产氢活性,产氢速率达18.5μmol/h,是未修饰二氧化钛的12倍。这种调变半导体能级结构,同时构建异质结的改性方法为设计高活性的光催化剂提供了新思路。2.选取优化钾含量的二氧化钛样品,考察了氢化温度和处理气氛对样品晶体结构及光催化产氢性能的影响。研究表明样品主要由锐钛矿相构成时,提高氢化温度可以增多氧空位的浓度。氢化温度升至700°C时,锐钛矿向金红石的相变以及氢化促进的K_xTi₈O₁₆（0≤x≤2）相使氧空位浓度下降。此时,样品表面形成锐钛矿和K_xTi₈O₁₆（0≤x≤2）异质结,其光催活性达到最高。氢化温度为800°C时,样品表面为金红石和K_xTi₈O₁₆（0≤x≤2）异质结,催化性能开始下降。氮气处理仅仅促进了锐钛矿向金红石的相变及增加了样品的结晶度,并没有引入缺陷和形成K_xTi₈O₁₆（0≤x≤2）相,因此对活性改善有限。此外,氢气处理氛围可以抑制Pt颗粒长大,有效增加Pt-TiO₂的活性界面,而同样温度的氮气处理,则会使Pt颗粒明显聚集,对光催化产氢活性不利。