太阳能光解水制氢技术能够以环境友好的方式将低密度的太阳能转化为高密度的化学能,被认为是解决能源危机与环境问题最为理想的方式之一。开发具有高效能量转化效率和光生载流子利用效率的半导体光催化材料是发展太阳光催化制氢技术的核心所在。异质结构复合材料在兼具单相半导体固有性质的同时,常具有两种半导体都不能达到的优良的光电特性,在太阳能电池、半导体激光器和光催化等光电领域表面出独特的应用前景。针对目前半导体光催化研究中多数光催化剂量子产率较低,光生电子与空穴容易复合等问题,我们在构建高效异质结构复合光催化材料方面开展一系列的研究工作,从提高异质结构复合光催化材料的电荷分离效率出发,基于量子尺寸效应与难溶盐Ksp与电极电势的关系,通过调控异质结复合材料的晶粒尺寸、溶解度等参数实现了异质界面电位梯度的调控,制备了介孔结构的In2O3/Ta2O5[1],具有增强电荷分离性能的介孔CdS/Ta2O5[2],Cu2O/TiO2[3]和Cu2(OH)2CO3/TiO2异质结复合光催化材料；针对目前Ti、Ta基等具有光解水活性的半导体材料的前驱体水解速率过快,制备过程中难以对其构成的复合材料界面结构进行控制等问题,基于晶体生长中的动力学控制原理,采用刻蚀-生长同步制备技术实现了此类材料异质界面的优化与控制,制备了由单晶纳米棒组成的F-Ta2O5多级结构[4],Ta3N5/Ta2O5和NaTaO3/Ta2O5纤维状多级结构等光催化材料,并深入研究了其结构控制原理。这些研究结果有利于进一步提高异质界面电荷输运特性,发展新型具有优异电荷分离性能的功能异质结构复合材料。