光解水制氢是一种很有前途的获取氢气的方法。而Ti O2纳米材料作为优秀的光催化剂受到了研究人员的广泛关注。本文通过水热法合成了Ti O2纳米片,并利用贵金属Pd负载、金属离子掺杂和碳量子点（CQD）复合对Ti O2纳米片进行改性,制备了系列Ti O2基光催化剂。通过研究催化剂的光催化产氢（HER）效率,评价了催化剂的光催化活性,提出了光催化反应机理,主要内容如下:1.通过水热法制备了主族金属离子(Na+,K+,Mg2+,Al3+)掺杂的Ti O2纳米片,采用光沉积法在Ti O2上负载了粒径较小的Pd纳米颗粒（NPs）。利用XRD、SEM、TEM、BET和XPS光谱对样品进行了表征,并在甲醇水溶液中测试了其光催化制氢活性。系统地研究了掺杂阳离子电荷、半径和离子浓度对催化剂光催化活性的影响。综合考虑催化剂的比表面积、光吸收和电荷转移/分离三个方面来讨论光催化反应机制。结果表明,阳离子掺杂明显提高了Ti O2纳米片的光催化活性,这可能是由于阳离子掺杂后催化剂对紫外-可见光的吸收增强,且电荷转移/分离加速。特别是,Pd/0.2%K+-Ti O2具有最高的光催化制氢活性(76.6μmol h-1),比未掺杂的Pd/Ti O2高两倍多,该制氢体系在365 nm处的表观量子效率达到3.0%。Pd/K+-Ti O2的高活性可能是由于与Na+、Mg2+和Al3+相比,K+的电负性较小,这是由K+的阳离子电荷较少且阳离子半径较大造成的。掺入具有较大电负性的金属阳离子可能与H+竞争电子,最终部分抑制了H+还原为H2。2.通过两步水热法和光沉积法制备了Pd-CQDs/Ti O2复合纳米材料。利用XRD、SEM、TEM和XPS光谱对样品进行了表征。通过改变牺牲剂类型、光催化体系温度、Pd的负载量、CQD的添加量和光功率等条件,探索了制氢效率最高的实验条件,并提出了光催化反应的机制。结果表明,当牺牲剂为乳酸、反应体系温度为25℃、Pd负载量为1%、CQDs添加量为0.5 m L、光功率为540 m W cm-2时,光催化制氢效率最高,达到13.4 mmol g-1 h-1。CQDs在光催化系统中发挥了重要作用。我们发现,CQDs的存在可以促进Pd2+的还原,在Pd-CQDs/Ti O2催化剂中,所有Pd2+都被还原为Pd~0(无CQDs的催化剂中只有部分Pd2+被还原),这样可形成更多的Pd活性中心,这有利于提高光催化活性。此外,CQDs可以从Ti O2的导带中捕获光生电子,促进光生电子-空穴对的有效分离,并抑制其复合,有利于提高光催化活性。