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染料敏化太阳能电池因其优异性而备受关注。对电极作为染料敏化太阳能电池的重要组成部分,其主要作用是催化I3-的还原。本文采用一步水热法制备了三维氮掺杂、硫掺杂石墨烯材料,并研究其作为对电极在染料敏化太阳电池中的应用。我们改变水热反应的前驱体类别、前驱体浓度、反应时间和反应温度制备样品,并使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射分析、N2的等温吸脱附测试、X射线光电子能谱等表征手段对制备的氮掺杂石墨烯材料（NG）、硫掺杂石墨烯（SG）材料进行了表征。并进一步借助电化学表征证明三维氮掺杂石墨烯和硫掺杂石墨烯对I3-还原具有良好的催化活性。利用掺杂石墨烯材料制备对电极,并结合C106染料构建染料敏化太阳电池,研究其器件性能。研究表明,SG器件效率可高达7.19%。取得主要结论如下:（1）我们利用氧化石墨烯（GO）和氮源通过一步水热法合成了三维NG材料,研究了氮源的种类、浓度、水热反应时间和反应温度对NG材料的形貌和电化学性能的影响。当使用乙酸铵作为氮源时,其浓度较小时NG材料具有比表面积较大的三维形貌,随着浓度的继续增加,石墨烯团聚严重,比表面积明显减小。研究表明,NG材料均表现出比还原氧化石墨烯（RGO）更高的催化活性,特别是对于采用3 m M乙酸铵作为氮源,在180℃下水热反应12 h制备的NG材料具有最佳的三维形貌,催化I3-还原为I-的能力最高,其催化能力与Pt相近。这是由于嵌入石墨烯晶格中的氮原子的孤对电子给予NG材料额外的电催化活性,并且NG材料的三维结构使比表面积增大,电解质能够快速扩散至活性位点,催化I3-的还原。器件研究中,在AM 1.5G 100 m W cm-2模拟太阳光辐照条件下,使用NG对电极的器件的短路电流密度（Jsc）、开路电压（Voc）、填充因子（FF）、功率转换效率（PCE）依次为15.53 m A cm-2,0.68 V,0.61,6.47%。实验表明NG器件效率远远高于RGO的器件效率（4.08%）,与Pt器件的效率（7.57%）相近。（2）我们利用GO和硫源通过一步水热法合成了三维多孔SG材料,研究了硫源的种类、浓度、水热反应时间和反应温度对SG材料的形貌和电化学性能的影响。其中采用3.2 m M 3-巯基丙酸作为硫源时三维网状结构形貌达到最佳,用扫描电子显微镜能清晰的看到大孔和介孔结构。当3-巯基丙酸浓度小于3.2 m M,随着浓度的增加,SG材料从片状结构变成网状结构;当3-巯基丙酸浓度大于3.2 m M,随着浓度的增加,SG材料从网状结构变成团聚状。研究表明,SG材料均表现出比还原氧化石墨烯（RGO）更高的催化活性,特别是当采用3.2 m M 3-巯基丙酸作为硫源,在180℃水热反应12 h制备的SG材料具有最佳的三维形貌,其催化I3-还原的能力比Pt更高。这是由于嵌入石墨烯晶格中的硫原子的孤对电子给予SG材料额外的电催化活性,并且三维多孔结构可以增大材料的比表面积,有利于电解质快速扩散到SG的活性位点。器件研究中,在AM 1.5G 100 m W cm-2模拟太阳光辐照条件下,SG器件的Jsc、Voc、FF、PCE依次为15.95 m A cm-2,0.69 V,0.65,7.19%。实验表明SG器件效率可以与Pt器件效率（7.51%）媲美,其Jsc高于Pt器件的Jsc（15.40 m A cm-2）。