光电化学（PEC）分解水制氢技术是一种非常有应用前景的制取氢方法之一。但目前PEC分解水制氢光转化效率仍较低,因此构建出高性能的光电极是PEC领域面临的挑战。在PEC分解水过程中的光吸收、光生电子分离转移和界面催化反应是决定光转换效率的三个重要因素。因此,如何提高光吸收性能、改善光生电子分离传输效率和提升表面催化反应活性是实现高效光电分解水制氢的核心问题。无机半导体材料因其易于合成、纳米形貌结构多样和稳定性较好等优点成为目前光阳极首选材料。但目前以TiO2、WO3为代表的无机半导体光阳极还存在光吸收范围窄、和表面催化活性低等缺点限制了无机半导体光阳极性能的提升。基于此,本论文以典型的无机金属半导体光阳极TiO2、WO3为研究对象,通过表面原位构建异质结、表面原位刻蚀等策略对其表面改性,以扩展光吸收范围、提升表面催化活性,并对改性后的光阳极进行了光电性能分析,探究了异质结界面特征和表面原位刻蚀对光电化学性能影响的机理。主要研究内容如下:⑴以TiO2纳米棒阵列作为基底,通过原位转化法(TiO2→TiO2/Bi4Ti3O12→TiO2/BiVO4)制备了TiO2/BiVO4异质结光阳极,异质结的形成能够使光阳极的吸光能带边缘由紫外可见区（420 nm）移动至可见区（500 nm-520 nm）,通过优化Bi源浓度、煅烧温度,得到在Bi源浓度为0.1 g/m L,煅烧温度为550℃时TiO2/BiVO4异质结的光电化学性能最优,在可见光（λ＞400nm）照射下其光电流密度在1.23 V（vs.RHE）时约为1.1 m A/cm~2,相对于TiO2光电流提升了约15倍。通过与浸泡法制备的TiO2/BiVO4异质结光阳极对比,发现原位转换法制备的TiO2/BiVO4光阳极光电流密度明显高于浸泡法制备的TiO2/BiVO4光阳极（0.2 m A/cm~2）。通过进一步的异质结结构表征和光电化学分析,发现是因为采用原位转换法制备的TiO2/BiVO4异质结因BiVO4颗粒生长位点固定,其异质结结合牢固,界面晶面取向（202）统一、能促进内部电子的分离与转移,表现出较高光电化学性能,而浸泡法制备的TiO2/BiVO4异质结中BiVO4颗粒因无异质结界面晶面取向随机,TiO2与BiVO4能级不匹配,表现较差的光电化学性能。⑵以TiO2纳米棒阵列作为基底,通过表面原位刻蚀法(TiO2→TiO2/Bi4Ti3O12→TiO2/BiVO4→刻蚀TiO2)实现了对TiO2纳米棒阵列表面的原位刻蚀。通过调控TiO2基底的厚度和刻蚀深度,发现当TiO2基底水热温度为180℃、Bi源浓度为0.85 g/m L时制备的表面原位刻蚀TiO2的光电性能最优,在模拟太阳光的照射下其光电流密度在1.23V（vs.RHE）时约为1.0 m A/cm~2,相对于未刻蚀TiO2光电流提升了近2倍。通过晶面分析,发现刻蚀后TiO2表面增强了（110）、（101）晶面的暴露,降低了光阳极产氧的过电势,使得TiO2的起始电位由0.45 V（vs.RHE）负移至0.31 V（vs.RHE）。通过对不同氧含量的刻蚀TiO2中的研究发现氧空位的形成有利于降低光阳极产氧过电势,为光阳极改性提供了有效策略。⑶以WO3纳米片阵列作为基底,通过表面原位刻蚀法（WO3→WO3/Bi2WO6→WO3/Bi2S3→刻蚀WO3）实现了对WO3纳米棒阵列表面的原位刻蚀。通过研究发现,刻蚀后的WO3拥有了大的比表面积,为光阳极反应提供了更多的活性位点。通过调控刻蚀深度,发现当Bi源浓度为0.3 g/m L,S源浓度为0.0172 mol/L时制备的原位刻蚀WO3光电性能最优,在模拟太阳光的照射下其光电流密度在1.5 V时约为1.07 m A/cm~2（vs.RHE）。