近些年,基于量子点的复合结构表现出了优异的光电性能,在光电器件和光催化领域显示了较大的应用潜力,成为了研究热点。本文选择具有良好导电性和稳定性的传统n型宽带隙半导体材料Ti O2作为研究对象,开展了量子点与Ti O2复合结构的电子跃迁过程、导电行为和电荷运动过程的研究,主要研究内容如下:(1)采用热注入方法制备了油酸配体包覆的Pb S量子点,研究了不同反应时间下的Pb S量子点变化规律,发现随着反应时间的增加Pb S量子点颗粒变大,吸收光谱和发光光谱峰位发生红移;研究了3-巯基丙酸(MPA)修饰对Pb S薄膜及FTO/Ti O2/Pb S/Au光电器件的光学性能和光电性能的影响,MPA短链置换了Pb S量子点表面的油酸长链,改变了量子点表面能态,短链置换缩短了Pb S量子点间的距离,提高载流子在量子点间的传输能力,使器件光电转化效率由0.32%增加到0.48%。(2)利用简单的连续离子层吸附与反应法(SILAR)制备了基于Pb S量子点嵌入在Ti O2纳米晶薄膜中的全无机固态体异质结光电器件。研究了Pb S量子点不同热处理温度和不同生长层数对器件性能的影响机制,并得到了相对最佳制备条件。通过Pb S层与Cd S交替生长的方式,实现Cd S对Pb S的表面修饰,研究了Cd S修饰对Pb S量子点光电器件性能的影响;经Cd S修饰后器件的开路电压提高了35%,短路电流提高了近3倍,单色光子-电子转化效率(IPCE)增加了50%,电荷复合电阻增加了1.5倍;暗态电流密度-电压(J-V)曲线分析表明缺陷态密度降低了103倍。这些结果表明Pb S与Cd S交替生长的方式减少了Ti O2/Pb S界面及Pb S表面的缺陷态,降低了电荷载流子的复合。(3)研究了碳量子点(CQD)负载的Ti O2纳米棒阵列光阳极的光电化学过程和光催化行为,发现CQD的引入使Ti O2纳米棒阵列在可见光区域的吸收强度增强,对可见光响应电流提高3倍,光电压增加了2.5%,光生载流子的转移和传输能力得到相应提高。光阳极对亚甲基蓝的降解特性显示,CQD的引入使Ti O2纳米棒在可见光照射下的催化效率由25%提高到33%。利用电化学交流阻抗谱(EIS)、Mott-Schottky曲线讨论了电荷的运动过程,提出负载碳量子点后Ti O2纳米棒阵列的电荷转移电阻减小,电子寿命增加;由于碳量子点负载后使Ti O2纳米棒的平带电位负移,提高了导带位置,电子的还原能力增强。