本文设计并合成了纳米尺度介孔单晶板钛矿TiO₂，并获得了优异的全分解水制备H₂和H₂O₂效率，其产氢效率是文献报道TiO₂全分解水POWS （2H₂O→2H₂+O₂）体系最高效率的12倍，AQY值为43%。该体系单次稳定性达30小时以上，可以通过原位温和条件再生使用。该体系还具有优异的海水分解性能，产氢效率接近纯水。此外，上述催化剂固载使用也具有良好的全分解水性能，其稳定性可达10天（光照12h/天）。介孔单晶板钛矿表面性质决定了其高活性和稳定性。DFT，ESR，XANES和EXAFS等数据表明羟基自由基（·OH）是反应过程中的氧化活性中间体，经两个·OH结合形成产物H₂O₂。