随着全球变暖带来的一系列问题，开发绿色环保、可持续发展的清洁能源迫在眉睫。氢能具有热值高、零排放、利用形式多样等优点，是一种理想的清洁能源。在各种制氢技术中，利用太阳光分解水制氢技术可实现氢能全产业链绿色无碳，是极具潜力的助力“碳中和”的氢能发展路线。太阳光催化分解水制氢的主要途径有三种：光催化、光电催化以及光伏-电催化。光电催化（PEC）分解水制氢技术可以通过施加外压以帮助从光电极中提取更多的光生载流子来完成水分解反应。在PEC水分解中，氢气和氧气的析出可以在两个光电极上实现空间分离，降低了安全上的不确定性，以及后续气体分离的成本。因而PEC分解水制氢技术引起了科研人员的广泛关注。开发高效、稳定的光电极材料，尤其是析氧反应（OER）的光阳极材料是高效PEC分解水器件的关键。

TiO₂作为一种典型的n型半导体，具有合适的导带和价带位置以及优异的热力学稳定性，还具有易于制备、光稳定性好、对人类和环境无害等特点。因此，TiO₂一直被认为是半导体中理想的光阳极材料。然而TiO₂作为一种宽带半导体，直接利用太阳光中的紫外部分，且光生载流子极易复合、表面水氧化动力学缓慢，这些严重制约了其太阳能到氢能转换效率。

近日，上海大学张晓艳副研究员及其合作者详细综述了基于TiO₂光阳极的光电催化分解水制氢技术在近年来的最新研究进展和挑战。该工作首先介绍了TiO₂光阳极的光电催化分解水制氢原理，接着详细介绍了TiO₂的晶体结构，以及和光电性能有关的电子结构，随后介绍了各种纳米结构的TiO₂薄膜的制备方法和改性策略。最后展望了PEC分解水制氢技术面临的挑战和未来发展方向。