能源危机以及环境污染问题一直是制约当前人类社会发展的两个重大问题，使用清洁能源代替化石能源，构筑可再生资源，代替化石能源，是解决上述问题的有效途径之一。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，能很好的为人类社会提供能源动力，但是太阳能利用率低、使用成本高，间歇性的能源供应等问题限制了太阳能的广泛应用。而光电催化技术，能够有效地将太阳能储存于化学物质之中，应用于工业生产，其中，氢能被学者广泛地认为是一种无污染、储能高的新能源，是21世纪最有潜力的替代能源。所以光电催化制备氢气获得了广泛地研究。半导体光催化技术可直接利用太阳能分解水制备氢气，而其中TiO2作为典型半导体，获得了广泛的研究。但是光吸收范围窄，光生电子和空穴复合速率高等问题限制了其实际的应用。为了解决这些问题，我们目前采用的手段有金属修饰，半导体复合，异相结等光催化掺杂技术，结合电化学技术，实现光电催化性能提升的效果。在本文中，我们主要的研究内容如下:
(1)结合锐钛矿相的TiO2和金红石相的TiO2，其禁带宽度，导带和价带的不同，运用水热、醇热的制备方法，在金红石相的TiO2纳米棒阵列FTO电极上，负载小颗粒的锐钛矿相TiO2纳米点，构筑异相结电极材料，系统地研究了材料在紫外光下，分解水产生氢气的光电催化性能。通过该电极作为光阳极，一定程度地提高了光电转化产氢的效率。
(2)运用简单的一步水热的办法，在铜泡沫的基底上，构筑金红石相的TiO2纳米棒，通过TiCl3作为前驱液，以金属铜作为良好的导电子材料，提供了一种有效促使电子空穴分离的路径。另一方面，铜泡沫所形成的的多孔多基底面积，为阳极的反应提供了有效的接触面，可以很大程度提高光催化产氢的速率，铜泡沫宏观的多空结构，利于单位面积光的反复照射和利用，避免了单位平面的堆垛催化剂，增大了纳米尺寸。
(3)运用简单的浸渍、水热的方法，将铜泡沫形成Cu2O阵列，并在之后，进行TiO2纳米薄片的包裹，形成Branched形貌，这一方面保护了Cu2O阵列，另一方面，也是P型Cu2O电子传导的重要途径。我们将该电极作光阴极，该电极具有良好的CO2还原选择性，能够高效地将CO2还原为甲酸。
(4)通过浸渍的方法，将C60分散到甲苯溶液中，并与g-C3N4的前驱物三聚氰胺进行均匀混合，并在之后形成C60分散的g-C3N4，C60作为一种良好的电子传导剂，能够很好地将电子从C3N4上传输到C60上，从而有效地拉动了电子，增强g-C3N4光催化性能。
关键词：光电催化性能 电极材料 合成工艺 一步水热法
