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目前，能源危机（供应受限、需求增多）和环境气候问题使人类利用可再生清洁能源代替传统化石燃料的愿想愈加强烈。氢能作为清洁能源，具有能量密度高、资源丰富、来源多样、无污染、零排放的优点。因此，氢有希望代替传统的化石燃料成为一种新型的能源载体，构筑与电力同为能源基础的氢能经济。氢能经济的关键是如何获得廉价的氢气。如今，最具吸引力的产氢途径是太阳能分解水产氢。利用非碳、洁净、丰富和普遍的太阳能作为能源载体实现太阳能-氢能（STH）的转换既能减少能源消耗，还能避免温室气体的排放，真正高效、廉价地实现氢能经济----可再生循环、可持续发展的能源经济构想。但目前STH转换效率仍较低，这主要是由光催化材料对太阳光利用率较低、能级不匹配、光生载流子易复合以及光不稳定性造成的。因此，在提升 STH转换效率的研究中，一方面需要开发高效、稳定、经济和可见光驱动的光催化材料；另一方面需要探索简单、经济和实用的制氢工艺，最终实现高效和廉价兼备、可实际扩大化应用的光解水制氢。本论文以光解水材料中具有独特电子构型、特殊层状结构和较高结构稳定性的钙钛矿 La2Ti2O7作为研究对象，以构筑高效的光催化剂并提高STH转换效率为研究目标，并针对目前La2Ti2O7存在的带隙较大、光生载流子复合率高等缺点，分别从掺杂以及与金属、半导体和功能碳材料（石墨烯）复合入手，构筑可见光驱动、高效、稳定和廉价的光催化材料，解决STH转换效率较低的难题。 本研究主要内容包括：⑴分别与窄带隙半导体CdS和In2O3复合，构筑具备量子尺寸效应的CdS QDs/2D-La2Ti2O7异质结和具有良好光诱导界面电荷转移的In2O3/2D-La2Ti2O7异质结。这种有效的复合实现了单组分电子构型的调控，增大了各组分接触界面间的电子传输驱动力，提高了光生电子和空穴的分离能力。应用瞬态光电流、电化学阻抗谱和Mott-Schottky测试研究了CdSQDs/2D-La2Ti2O7和In2O3/2D-La2Ti2O7异质结体内的内建电场和各组分界面接触情况。并在此基础上，深入探讨了In2O3/2D-La2Ti2O7和CdS QDs/2D-La2Ti2O7异质结光诱导界面电荷分离和转移机理以及光解水氧化和还原行为。In2O3/2D-La2Ti2O7和CdS QDs/2D-La2Ti2O7异质结均呈现出比单组分高的光解水产氢速率和稳定的光电化学性能。其中，In2O3/2D-La2Ti2O7(1.5:1)异质结的光解水产氢速率为68.14μmol h-1 g-1（表观量子产率为0.46％），CdS QDs/2D-La2Ti2O7(2:1)异质结的光解水产氢速率达到51.31μmol h-1 g-1（表观量子效率为0.35%）。⑵利用还原石墨烯（GR）较大的比表面积和较快的电子传输能力，采用水热协助静电自组装法制备了具有紧密界面接触和较大接触面积的La2Ti2O7/GR纳米复合材料。与纯相 La2Ti2O7和无表面电荷修饰的La2Ti2O7/GR5%-H相比，La2Ti2O7/GR5%纳米复合材料呈现出较高的光解水产氢速率和光电化学性能，其光解水产氢速率分别是纯相La2Ti2O7和La2Ti2O7/GR5%-H的5.7和4.9倍。表面正电荷修饰的La2Ti2O7与自带负电荷的氧化石墨烯（GO）静电吸附自组装成紧密界面接触和较大接触面积的纳米复合材料，充分发挥了 GR优异的光生电子传输能力，抑制了La2Ti2O7光生电子和空穴的复合，延长了光生载流子的寿命。⑶在能带调控理论的指导下，采用溶胶-凝胶法，以过渡金属元素 Fe和 Cr为掺杂剂对 La2Ti2O7的带隙进行调控，分别研究了掺杂浓度和煅烧温度对 La2Ti2O7的物理化学特性（包括：相结构、结晶度和形貌）、电子构型、光吸收特性以及光解水产氢和产氧效率的影响，并深入探讨共掺协同效应对光解水性能提升的机理。与单掺相比，共掺增加了带隙调控的程度，拓展了可见光吸收范围。其中，(Fe, Cr)-C2-LTO-T4的表观量子效率为2.44%，(Fe, Cr)-C4-LTO-T4的光解水产氧速率达41.98μmol g-1h-1。