氢能源作为一种高效清洁无污染的二次能源,得到了广泛的关注。利用光（电）催化分解水制氢是制备氢能源的重要途径。CdS是一种典型Ⅱ-Ⅵ族的n型半导体材料,具有较窄的禁带宽度（2.4 eV）,具有合适的可见光吸收范围。然而,单一的CdS半导体材料的光生电子-空穴对分离效率较低,并且光催化过程中很容易被空穴氧化而导致催化稳定性降低。通常在电解质溶液中加入牺牲剂接受光生空穴,防止自身氧化分解。但是牺牲剂的加入必然增加制氢成本。本论文通过复合形成ZnO/CdS纳米异质结阵列提高光生载流子的分离效率,同时解决复合产氧共催化剂解决在无牺牲剂条件下CdS的光腐蚀问题。研究中,采用水热法在FTO导电玻璃衬底上生长ZnO纳米阵列,采用化学浴沉积（CBD）法在ZnO纳米棒表面沉积CdS,形成ZnO/CdS纳米异质结阵列;通过退火工艺提高CdS结晶度和异质结界面质量;进一步通过沉积产氧共催化剂提高CdS的稳定性;采用XRD、SEM、TEM、XPS表征纳米异质结阵列的形貌、晶体结构及组成;采用线性扫描伏安（CV）法和电化学阻抗谱（EIS）表征纳米异质结阵列的光催化产氢性能,并分析光（电）催化（PEC）性能的原因。XRD和SEM结果表明,430 ^oC下CdCl₂辅助退火可以提高CdS结晶度和致密度,同时在ZnO/CdS界面处形成了Zn_1-xCd_xS缓冲层。退火导致的CdS致密度的提高及Zn_1-xCd_xS缓冲层的形成有效地防止内部的ZnO被电解质溶液腐蚀,可以提高PEC稳定。研究了在ZnO/CdS纳米异质结阵列表面负载CoPi产氧共催化剂后对其PEC性能的影响。研究发现,光电沉积及电沉积法复合在ZnO/CdS纳米异质结阵列表面的CoPi层均为极薄非晶结构。CV结果表明,光电沉积15 min的CoPi-ZnO/CdS纳米异质结阵列具有更优的光电催化性能(2.5 mA.cm^-2、稳定3 h)。这可能是由于光电沉积的CoPi层更致密,有效地防止了CdS层的暴露。进一步的EIS结果表明,PEC性能的提高是由于CoPi提高了异质结阵列/溶液界面处光生空穴的转移速率,有效地防止了CdS中空穴的积累和自身氧化。然而,在无牺牲剂溶液中CoPi-ZnO/CdS纳米异质结阵列的PEC效率低于无产氧共催化剂但含有牺牲剂溶液中的PEC效率。主要原因在于产氧共催化剂参与的全分解水的氧化电位明显低于牺牲剂,而且复合的CoPi（表面态）增加了光生载流子复合机率。进一步研究发现,采用CoPi共催化剂尽管明显提高了全分解水的稳定性,但3 h后光解水电流仍会衰减,SEM和XRD结果证实电流衰减主要来自电解质溶液中的磷酸盐对ZnO的腐蚀。在此基础上,探索了硼酸盐（CoBi或NiBi）体系的产氧共催化剂对光解水性能的影响。结果发现,CoBi、NiBi及CoPi的氧化反应电位的关系为:CoPi