光电催化水裂解是制备氢能的主要方式之一。水分解包含产氢和产氧两个半反应,其中较难反应的产氧半反应是限制其反应的控制关键,因此寻找合适的阳极材料对于推动水裂解制氢的意义巨大。近年来,TiO₂光阳极光解水的研究体系日趋完善,但是受限于TiO₂的禁带宽度,其只能利用紫外光,而紫外光仅仅占太阳光总能量的4%。相较而言,可见光占太阳光总能量的43%,具有更高的利用前景。BiVO₄是一种可以吸收可见光的材料,可以有效提高太阳光的利用,为人们所重视。但是,与大多数光催化半导体材料一样,钒酸铋也存在着电子空穴极易复合、反应动力学差等问题。已有大量实验证实,对BiVO₄本身的形貌结构控制、掺杂及表面修饰或形成异质结可以有效解决上述问题。本论文在已有研究的基础上,针对以上问题,主要借助助催化剂的负载来实现钒酸铋材料光电产氧能力的进一步提高,通过对比不同助催化剂的光催化性能以研究其中的界面反应过程与机理。并基于初步研究,首次将表面修饰的分子铱盐催化剂（Ir-COOH）固定在BiVO₄表面,展现出很好的光电催化性能,并采用原子层沉积技术提高了电极的产氧稳定性,为进一步优化选择合适的光电极提供思路。具体研究如下:（1）在前人实验基础上,制备BiVO₄纳米多孔材料,优化了合成条件并进行物质结构、光电化学表征,纳米结构弥补了BiVO₄材料本身传输距离短的问题,减少了电子-空穴的复合;（2）采用不同的沉积方法,获得了FeOOH,Co-Pi两种不同催化剂修饰的多孔BiVO₄电极。对比了FeOOH/BiVO₄,Co-Pi/BiVO₄光电催化性能,并通过测试交流电阻抗（EIS）,可控强度调制光电化学测试系统（CIMPS）等对界面反应机理的进行探讨,证明了在催化剂存在的条件下,电荷传输时间和平带电位减小是过渡金属催化剂修饰钒酸铋光电催化性能提高的决定因素;（3）制备了三类铱盐催化剂,对这些催化剂的催化性能并进行了简单表征,结果表明IrO_x胶体和Ir-COOH催化剂具有较高的电催化活性,并且Ir-COOH可以有效降低过电势;（4）对比了Ir-COOH/BiVO₄与IrO_x/BiVO₄光电催化性能,并进行表征,虽然分子催化剂的电化学催化性能差于IrO_x,但是光电催化性能却优于最好的产氧催化剂IrO_x,结果表明电催化性能并不能直接决定光电催化性能;（5）采用原子沉积方式（ALD）负载Al₂O₃层提高了助催化剂的稳定性影响,优化了沉积层厚度,得出的最佳条件为3 nm。