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近年来,随着化石燃料资源的日渐枯竭以及环境污染问题,转化太阳能的转化和利用技术,广受关注。每年太阳辐射投射到地球上的能量为3.78×1024焦耳,按功率：超过120,000TW；而全球每年消耗的能量约为15TW,前者约为后者的10,000倍,远远超过全球年消耗量。这其中的一种环境友好型技术就是：利用太阳能,结合光催化材料,在电驱动下,电解液环境中制备得到氢气(PEC H2generation)。此类技术是将太阳能转化成化学能,以获得清洁的化学燃料。我们的工作就是着眼于(?)EC H2generation,使用化学气相沉积(CVD)的方法,制备几种全色的杂化光电极。太阳辐射的能量,5%在紫外(UV)区域；约43%在可见光(visible light)范围；52%集中在红外(IR)频段。常见的宽禁带半导体材料,响应的都是UV区域的太阳光。现今工作热点主要集中在：采用一些方法,例如敏化剂(如CdS, CdSe, CdTe, Bi2S3, PbS, InP量子点等,或染料P3HT, N719等)敏化,或对宽禁带半导体进行掺杂处理等,将其感光范围从UV敏化到可见光区域,从而利用更多的太阳能。即使这样,也还有近一半IR部分的太阳能未被利用。我们正是基于这样的原因,采用带隙更窄的PbSe, Bi2Se3纳米颗粒,加上CdS纳米颗粒中间层和对TiO2晶格进行渗氮(N doping)两种处理方式,来共同敏化TiO2纳米棒阵列光电极,以期利用IR部分的太阳能。这样做的原因是：窄带隙的金属硒化物(Bi2Se3PbSe, CdSe)纳米颗粒直接与TiO2连接时,可能无法与TiO2的带隙匹配形成type II带边连接,从而影响光生电子的转移。在Lee等人工作(Chem. Mater.,2010)的启发下,我们引入上述两种措施,共同调整光电极的带隙连接结构,使之首先能工作起来。我们在评估新制备的光电极PEC性能的同时,也按照Lee (Chem. Mater.,2010)提供的方法,对其带隙的连接结构类型进行判断。现将我们工作的主要内容总结如下：(1)参照文献提供的方法,在氟掺氧化锡透明导电玻璃(FTO)衬底上,水热合成大面积(2.5cm×5cm)的,形貌均匀,长度可控的TiO2纳米棒阵列,并将之组装成光电极(TiO2)。(2)将TiO2纳米棒阵列,在NH3和Ar混合气氛退火,制备渗氮的TiO2纳米棒阵列,并将之组装成光电极(N-TiO2).(3)利用物理气相传输(PVT)方法,将CdS原位沉积到TiO2/N-TiO2纳米棒阵列表面,制备CdS纳米颗粒敏化的TiO2/N-TiO2纳米棒阵列光电极(①CdS/TiO2;②CdS/N-TiO2)。(4)采用CVD方法,以CdS和Se混合粉末为原料,合成CdSxSey纳米颗粒。并将之原位沉积到衬底上,制备CdSxSey纳米颗粒敏化的TiO2/N-TiO2纳米棒阵列光电极(①CdSxSey/TiO2;②CdSxSey/N-TiO2)。(5)采用CVD方法,以碘化铋(BiI3)和Se粉混合粉末为原料,合成Bi2Se3纳米颗粒。并将之原位沉积到衬底(Ti02/CdS敏化的TiO2纳米棒阵列)上,制备①Bi2Se3敏化的TiO2纳米棒阵列光电极(Bi2Se3/TiO2).②Bi2Se3和CdS纳米颗粒共敏化的TiO2纳米棒阵列光电极(Bi2Se3/CdS/TiO2)。(6)采用CVD方法,以碘化铅(PbI2)和Se粉混合粉末为原料,合成PbSe纳米颗粒。并将之原位沉积到衬底(TiO2/CdS敏化的N-TiO2纳米棒阵列)上,制备①PbSe敏化的TiO2纳米棒阵列光电极(PbSe/TiO2).②PbSe和CdS纳米颗粒共敏化的N-TiO2纳米棒阵列光电极(PbSe/CdS/N-TIO2)。(7)最后两种光电极(Bi2Se3/Cds/TiO2、PbSe、CdS/N-TiO2)的制备,是基于全色(全光谱)吸收太阳能(panchromatic light-harvesting)的目的。即,TiO2吸收UV光；CdS吸收可见光；而窄带隙的金属硒化物吸收近红外(Near-IR)区域的太阳能。(8)通过使用Lee等人提供的方法(Chem. Mater.,2010),对这两种新制备的光电极进行分析。结果表明,在CdS纳米颗粒中间层,及对TiO2进行氮掺杂的作用下,表现出type Ⅱ带边连接结构特征,利于光生电子的传输,为后续工作打下了基础。