能源是影响国民经济和社会体系的重要物质基础,是影响国家发展权与核心竞争力的关键要素。氢能以其来源广泛,燃烧热值高,清洁无污染等优异特性成为一种理想的能源供应形式。光电催化水分解技术产氢过程清洁无污染,无副产品产生,是一种具有潜力的氢气生产方式。氢气作为光电催化产氢系统的主要产物,对光电催化系统产氢过程氢气浓度及其分布进行在线原位监测,对于认识产氢机理及其过程优化控制都尤为重要。但是目前未见关于封闭式光电催化产氢反应器电极表面及其周围液相空间氢气浓度在线原位检测方法;同时现有光纤氢气传感器性能存在易受环境温湿度影响的问题。基于此,本文首先研制了一种耐变温高湿环境的氢敏光纤Bragg光栅传感器,然后制备TiO2纳米管阵列光电阳极材料,并对其性能进行表征。最后搭建TiO2薄膜电极光电催化产氢反应器及其在线监测系统,探究光电催化产氢过程机理及规律。其主要研究结果如下:（1）本文提出了一种新的基于聚多巴胺辅助化学镀的光纤Bragg光栅氢气传感器制作方法,并利用氧化硅超疏水涂层和温度补偿光栅进一步消除变温和高湿环境对FBG传感器氢敏响应的影响。实验结果表明,水合肼作为还原剂更适用于聚多巴胺辅助化学镀钯技术,所制备钯膜致密均匀无裂纹,次亚磷酸钠作为还原剂制备钯膜易开裂,氢敏响应性能较差;当聚多巴胺涂层厚度为8.9 nm时,水合肼化学镀钯厚度为130.7 nm,涂覆15层氧化硅疏水薄膜时,FBG氢气传感器同时获得较高的响应灵敏度和较快的响应时间。传感器在温度30-70℃、湿度20-90%RH范围内,能稳定准确地响应氢气浓度变化,灵敏度达到10.80 pm/%、相对误差小于7.2%。（2）利用阳极氧化法制备的TiO2纳米管薄膜SEM图像表明,TiO2薄膜呈现取向一致的纳米管阵列,表面管口孔径均匀,无裂纹产生,管口直径约100 nm,薄膜厚度约4μm。XRD和XPS等分析表明TiO2纳米管材料由Ti和O两种元素组成,符合锐钛矿相TiO2的衍射特征峰,具备良好的光吸收能力。光电化学性能测试结果表明,TiO2纳米管光电阳极具有高效光电响应能力,光电流达到1.1 m A/cm2。（3）本文构建的光纤Bragg光栅传感器阵列能够准确有效地监测反应器阴极室内电极界面和附近溶液中氢组分浓度和温度变化信息。实验研究发现,受光照射下反应器阴极室内温度呈现先上升,在6000 s后趋于稳定。电极表面处氢敏光纤表明141 s时过饱和溶解氢浓度达到峰值,随后降低至稳定值。