氢能被普遍认为是一种最为理想的绿色清洁能源,自从Fujishima和Honda第一次发现TiO2半导体光电极具有分解水制氢的功能以来,利用可再生的太阳能通过光电化学分解水制氢就受到人们的广泛关注。硅纳米结构阵列具有减反射特性,可以提高电极对光的吸收效率。另外,由于硅纳米结构阵列拥有较大的比表面积,有助于载流子的传导,从而提高了光电化学分解水的效率。这些使得一维硅纳米结构阵列一直是光电化学领域的研究热点。本论文分别制备出几种硅纳米结构阵列,并通过对硅纳米结构进行表面修饰,制备了Pt/SiNW阵列和有序Pt/SiNH阵列以及Si/ZnO核壳纳米线阵列。研究了其生长条件、形貌、微观结构和光电化学分解水性能,主要内容包括以下几部分：(1)采用金属辅助化学刻蚀法成功地制备出SiNW阵列,并利用无电金属沉积法在SiNW阵列上沉积金属Pt。利用SEM、TEM和HRTEM等手段分别对所制备的样品进行了结构、形貌以及光学性能的表征。系统地研究了Pt/SiNW阵列作为光电极的光电化学特性。实验表明,我们制备出了排列规整、取向一致的SiNW阵列,其直径分布在30-200nm之间。SiNW的长度可通过控制刻蚀时间进行准确的控制。与SiNW光电极相比,修饰Pt后的Pt/SiNW光电极的开启电压发生了正移,这说明修饰Pt后光电化学分解水制氢性能提高。另外,发现随着沉积Pt纳米颗粒数量的增加,限制光电流密度减小。最后,我们证明当SiNW的长度小于4μm时,随着SiNW长度的增加,Pt/SiNW光电极的限制光电流密度增大。SiNW长度为4μm的Pt/SiNW光电极的限制光电流密度最大。当SiNW的长度大于4μm时,随着SiNW长度的增加,Pt/SiNW光电极的限制光电流密度逐渐减小,并分析了原因。(2)利用金属辅助化学刻蚀法制备SiNW阵列,并且成功地利用ALD技术在硅纳米线上沉积ZnO层,制备出Si/ZnO核壳纳米线阵列。利用XRD、SEM和TEM等手段对所制备的Si/ZnO核壳纳米线阵列进行结构和形貌表征。然后研究了Si/ZnO核壳纳米线阵列的光电化学分解水性能。与平面Si/ZnO异质结结构相比,Si/ZnO核壳纳米线阵列收获更高的光电流密度,这是由于核壳结构具有低反射率和大的表面面积。研究Si/ZnO核壳纳米线的长度和ZnO外壳的厚度对光电化学分解水性能的影响。发现随着Si/ZnO核壳纳米线长度的增加,光电流密度增加,这是由于长的Si/ZnO核壳纳米线阵列比短的Si/ZnO核壳纳米线阵列具有更大的表面面积；发现ZnO外壳层厚度太大反而会对Si/ZnO核壳纳米线阵列的光电化学分解水性能造成不利的影响。(3)首次利用单层PS球模板与金属辅助化学刻蚀法相结合,制备出大面积有序SiNH阵列。实验表明所制备的大面积有序SiNH阵列的纳米孔与硅片基底相互垂直、排列规整、取向一致。反射光谱显示有序SiNH阵列具有优良的减反射特性。在300-1000nm波段之间,其表面反射率仅为3.5%,特别是在300-350nm波段之间,其表面反射率不高于2.8%。通过实验条件可以控制纳米孔的直径、长度和相邻孔间距等参数。首次把这种有序SiNH阵列应用于光电化学分解水制氢中。相对于平面硅光电极,SiNH拥有更好的光电化学分解水制氢特性。为了进一步提高光电化学分解水能力,采用无电金属沉积法在SiNH表面沉积Pt纳米颗粒,发现修饰Pt纳米颗粒后,开启电压正移至0.12Vvs. SCE,说明光电化学性能明显提高。