Mo₂C MXene(Mo₂CT_x)由于其表面Mo活性位点具有类Pt的电子结构在光催化中展现出优异的析氢潜力。然而，Mo₂CT_x中的Mo位点在析氢反应(HER)过程中通常表现出过强的H吸附能力，显著限制了Mo₂CT_x的本征催化活性。为了削弱Mo活性位点的H吸附能力，本论文通过功函数诱导效应原位构建MoC-Mo₂C MXene异质结，实现了d轨道电子的调控。利用Co诱导的熔盐法将Mo₂C MXene原位转化为MoC，随后通过简单的超声辅助方法与TiO₂耦合，制备了MoC-Mo₂CT_x/TiO₂光催化剂。光催化产氢测试表明，最优的MoC-Mo₂CT_x/TiO₂样品实现了1886 μmol∙h⁻¹∙g⁻¹的产氢速率，分别是TiO₂和Mo₂CF_x/TiO₂(Mo₂CF_x通过常规蚀刻剂NH₄F+HCl制备)的117.9倍和3.9倍。实验和理论计算证实，MoC与Mo₂C MXene之间的功函数梯度诱导电子从MoC向Mo₂C MXene转移，从而削弱了Mo₂CT_x助催化剂中Mo活性位点的H吸附能力，进而提升了其HER活性。该研究为原位构建基于Mo₂C MXene的异质结以调控Mo活性位点的H吸附能力提供了一种新策略。

以Ga₂O₃半导体为前驱体，用浸渍加低温磷化法制备了P掺杂Ga₂O₃表面修饰Ni₂P光催化剂(x-Ni₂P/Ga₂O₃-P_y，x代表Ni²⁺和Ga₂O₃的物质的量之比，y代表NaH₂PO·H₂O与Ga₂O₃的物质的量之比)。5%-Ni₂P/Ga₂O₃-P₆催化剂展现出在纯水中光催化析氢的高活性，在430 nm光照下的光量子效率为0.22%。机理研究结果表明Ni₂P修饰和P掺杂扩展了催化剂的光响应范围，同时提升了载流子分离迁移效率，其长周期光催化反应稳定性明显优于未磷化催化剂。

本工作研究了镍钴双金属磷化物(Ni-Co-P)在水溶液中的稳定性。结果显示，Ni-Co-P能与H₂O反应，发生自腐蚀生成Ni²⁺、Co²⁺和PO₄^3-离子，同时产生H₂。Ni-Co-P与H₂O的自腐蚀反应速率受到镍钴比例影响，Ni-Co-P中的Co含量升高，其在水中的腐蚀速率降低。详细研究了镍、钴投料比(n_Ni/n_Co)为1∶2制备的Ni-Co-P在水中的腐蚀行为，其在水中的腐蚀速率与溶液pH值、氧气含量、光照、温度等因素有关。为了抑制Ni-Co-P (n_Ni/n_Co=1/2)在水溶液中的腐蚀，在其表面包裹一层惰性TiO₂保护层，这层TiO₂保护层能有效减缓Ni-Co-P在水中的腐蚀，增强其稳定性。

采用电沉积和浸渍电还原法制备了负载Au、Pt纳米粒子的镍铁层状双金属氢氧化物(NiFe-LDH)催化剂(AuPt-NiFe-LDH-NF，NF为泡沫镍)并用于电解水析氢反应(HER)。该催化剂仅需17 mV的过电位便可达到10 mA·cm^-2的电流密度，性能优于商用Pt/C电极。原位电化学阻抗谱(EIS)结果表明，负载Pt之后NiFe-LDH-NF的电荷转移能力提高，HER中的Volmer步骤显著加快。强电负性的Au可与界面水构建氢键网络，稳定Pt表面的吸附水中间体，并通过Grotthuss机制加速水分解产生的OH^-向界面的转移，使HER的氢吸附和界面电荷转移速率增加。所制备电极与GaInP₂/GaInAs/Ge太阳能电池构建的光伏-电解水(PV-EC)器件实现了17.2%的太阳能到氢能转化效率。

采用溶胶-凝胶法制备了表面构筑Al₂O₃稳定层的Al₂O₃/GaN分解水光催化剂。Al₂O₃层阻止了新生氧诱导的GaN光腐蚀和伴随发生的氢氧复合逆反应。电化学分析、弛豫时间分布及稳态/瞬态荧光光谱证实，Al₂O₃层不仅能显著提升电荷分离与传输效率，延长载流子寿命，还能明显降低水分解反应的过电位，加快表面反应动力学过程。在全光谱照射下，Al₂O₃/GaN催化剂实现了全分解水制氢，可稳定运行9 h且性能无衰减。