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环境污染和能源短缺是当前人类所需解决的重大问题,是我国实施可持续发展战略和建设和谐社会所要优先考虑的重大课题,也是世界各国的共同课题之一。TiO2等半导体氧化物在光伏技术、光解水制氢技术以及光催化环境净化技术等方面具有重要的应用前景。本文针对这类半导体氧化物如何有效利用太阳光的问题,主要研究了大孔结构对于半导体氧化物及其复合物的光催化／光电性能的影响。主要结果与创新点如下：1.采用FeCl3水解逐层沉积法制备了三维有序Fe203薄膜。在有H202存在、可见光照射情况下,该大孔薄膜降解染料的速率常数是无孔纳米晶a-Fe2O3薄膜的2.4倍,并具有良好的光稳定性。由于独特的纳米结构以及规则的三维有序大孔结构,使大孔薄膜能够捕获更多的光能量,具有质量传输效应。采用变角固相单色光催化实验研究了光子带隙对三维有序大孔Fe203薄膜的光催化活性的影响,结果表明在三维有序大孔Fe203薄膜光子带隙的红边存在明显的慢光子光催化增强效应。2.以PS微球为模板,用磁控溅射方法制备了二维有序大孔ZnO薄膜。结果表明,该大孔ZnO薄膜的降解染料速率常数是无孔ZnO薄膜的2.3倍,这是因为二维有序大孔ZnO薄膜具有独特的二维孔洞结构,有效提高了对于太阳光的吸收效率。用适量的Ag纳米颗粒修饰二维有序大孔ZnO薄膜可利用表面等离子增强效应进一步提高光催化活性。3.采用逐层水解钛酸四丁酯制备三维有序大孔Ti02薄膜,并用连续离子沉积法对其进行CdS量子点敏化,研究了CdS量子点敏化三维有序大孔TiO2薄膜降解结晶紫的可见光催化性能。结果表明CdS量子点敏化三维有序大孔TiO2薄膜具有高的可见光催化活性,原因在于三维有序的大孔结构和CdS量子点敏化的共同作用。4.采用热注入法,制备了单分散硫化铅量子点,将PbS量子点沉积到三维有序大孔TiO2薄膜上,并且用CBD法对其进行CdS量子点包覆。相比CdS量子点单敏化三维有序大孔Ti02薄膜,采用PbS/CdS量子点共敏化三维有序大孔Ti02薄膜作为光阳极,可以提高太阳能电池的光电转换效率。