光电化学（PEC）分解水制氢是解决能源危机和环境污染问题的一种新型能源转换技术,并且已经取得了巨大的研究进展。金属氧化物半导体具有原料丰富、微观形貌可控以及能级结构丰富等诸多优点,已经被广泛应用于PEC光电极的制备和研究。在众多半导体材料中,钒酸铋（BiVO₄）半导体由于其诸多优越性能,是用于PEC分解水制氢最有前景的氧化物基光电极之一。但是,BiVO₄也存在一些显著的缺点,主要是光生电子-空穴对复合严重和水氧化动力学缓慢限制了其实际的PEC工业应用。目前已经开发了多种方法对BiVO₄半导体进行改进,提高其整体的PEC性能。主要改进方法包括贵金属修饰、元素掺杂、窄带系半导体复合和微纳米结构调控等。本课题基于BiVO₄半导体存在的一些问题,提出了三种改进BiVO₄半导体的方案,并且借助系列表征手段,深入分析BiVO₄光电极的形貌结构、光学性质以及PEC性能,实现了一类高性能PEC分解水体系的构建。（1）我们通过电化学沉积和离子层沉积方法成功制备了Ag₂S/BiVO₄异质结光电极,并通过XRD、FE-SEM、HR-TEM、XPS等对材料进行了表征。本工作首次将Ag₂S纳米粒子修饰于BiVO₄光电极表面,有效提高了电荷传输速率,抑制了光生电子-空穴对复合。我们通过PEC性能测试发现,Ag₂S/BiVO₄异质结光电极的光电流密度和光电转换效率（IPCE）值得到显着改善。（2）以聚多巴胺（PDA）作为媒介,成功在BiVO₄光电极表面均匀沉积了Ag纳米粒子,然后将光电极在氩气下煅烧,使PDA碳化为N掺杂碳,最终获得了新型BiVO₄-C/N-Ag异质结光电极。该工作中,我们深入探讨了Ag纳米粒子和N掺杂碳在光电极系统中的作用,并对光电极的电荷传输机理进行了研究。实验结果表明,通过Ag纳米粒子和N掺杂碳修饰的BiVO₄半导体可促进电荷转移,并提高光电极稳定性。（3）为了解决BiVO₄光电极水氧化动力学缓慢的问题,我们首次借助Fe掺杂CoP（Fe/CoP）析氧催化剂来修饰光电极。系统地研究了BiVO₄-Fe/CoP光电极在紫外-可见光照射下的PEC分解水性能。BiVO₄光电极与Fe/CoP析氧催化剂的耦合可提高电荷注入效率和电荷分离效率,从而显著提高了其光电流密度和IPCE值。