太阳能因其取之不尽、用之不竭、环保、清洁无污染的特性被认为是最理想的清洁能源之一。而光催化水分解技术是将太阳能转化为化学能众多转化技术中最具有前景的策略之一。但光催化分解水的技术发展仍面临许多实际应用的难题。比如光催化剂量子效率低（光生电子-空穴对复合率高）,H₂和O₂的逆反应严重（显著降低了光催化水分解的效率）。因此,找到一种既可实现光生电荷有效分离,同时抑制光催化产物H₂、O₂逆反应的策略具有十分重要的意义。近几年,构建一维（1D）异质不对称结构光催化剂材料被认为是最有效的策略之一,其中构建一维异质哑铃状纳米结构光催化材料引起许多研究者的关注。如Au-Fe₃O₄,Cu_1.94S-CuS,Au-PbS（PbSe）,Cu-Ag,Ag-Fe₃O₄,这种结构有利于光生电荷的有效分离,但构建上述这些哑铃状纳米结构材料的合成过程相对复杂,反应机理尚不明确。对此,本文采用一种温和的方法合成TiO₂纳米颗粒（TiO₂ NPs）仅包裹在Au纳米棒（Au NRs）的两端,形成一维的Au NRs/TiO₂纳米哑铃结构光催化剂（Au NRs/TiO₂ NDs）。由于其独特的结构,在光照射下光生电子-空穴分别向相反方向移动,实现其光生电荷的定向分离,从而形成氧化还原反应的空间分区,且有效地抑制了逆反应的产生。为了明确其具体的生长机理,本文通过SEM、XRD、UV-vis等进一步研究可控合成哑铃结构形态的影响因素,发现Au NRs末端TiO₂的包裹量与发现反应过程中反应的温度和酸度显著相关.基于此,本文提出了Au NRs/TiO₂ NDs光催化剂的合成机理。并且,可控合成一系列TiO₂包覆程度不同的Au NRs/TiO₂ NDs的光催化剂进行光催化性能的研究。随后,本文首先通过XRD等对TiO₂包覆程度不同的Au NRs/TiO₂ NDs的光催化剂进行了物相组成分析,发现其体相结构并未发生改变。接着,将上述光催化剂应用于甲醇作为牺牲剂（CH₃OH）的光催化分解水产氢活性测试体系中,发现Au NRs末端TiO₂的包裹量最大时,产H₂产率可达60264μmol/g/h,大约是已报道的Au/TiO₂光催剂的6倍。同时,其电化学测试结果显示,Au NRs末端TiO₂的包裹量越大,其光电流响应密度值越大,进一步证明其光生电荷发生有效分离,即电子定向从TiO₂ NPs注入到Au NRs中,发生还原反应,而空穴留在TiO₂ NPs上发生氧化反应,从而实现氧化还原反应的分区。最后,将催化剂应用于光催化全解水的体系中,通过三电极的电化学测试微量氧气和H₂O¹⁸同位素标记质谱检测图精准确定其光催化全解水的反应产物为O₂。