在21世纪,清洁能源的广泛利用是可持续发展的一个关键因素。太阳能作为一种清洁并且资源丰富的能源,如何将其转化成清洁的化学能是解决能源问题的一个有效途径。光电化学水分解技术就是通过半导体材料对光的吸收来分解水以制备氢气和氧气的一种使太阳能转化成化学能的有效方法。TiO₂具有无毒害、化学稳定性高、合适的能带结构（相对于水分解的能带）且价格低廉的特征,已经被广泛应用于光电化学水分解之中。自1971年以来,对TiO₂在光电化学水分解领域上的应用研究持续至今。主要是由于TiO₂这种半导体材料的带隙较大（金红石结构的TiO₂:3.0 eV,锐钛矿结构的TiO₂:3.2 eV）,对光的利用率较低且仅能吸收紫外光部分（仅占太阳光能的4%）。鉴于TiO₂的这个缺点,本文中从扩展TiO₂纳米棒阵列的对太阳光的吸收和利用范围出发,对TiO₂纳米棒阵列进行修饰对可见光具有吸收响应的金属硫化物半导体。并且我们对改性后的光阳极,增强的光电化学水分解的机制进行了分析。本文中的内容概括如下:（1）通过水热反应的方法在FTO玻璃上生长除了TiO₂纳米棒阵列。然后通过连续离子层吸附反应的方法对TiO₂纳米棒阵列修饰了PbS量子点和CdS量子点,有效地增强了光的吸收范围,光电流密度也有显著的提高。例如当在TiO₂纳米棒阵列与CdS量子点之间修饰PbS量子点时（TiO₂/PbS/CdS）,电位为0.9716V vs.RHE（0 V vs.Ag/AgCl,60 mW·cm-2）光电流密度能达到1.35 mA·cm-2。这要比相同条件下,TiO₂的光电流密度（0.09 mA·cm-2）和TiO₂/CdS的光电流密度（0.72 mA·cm-2）要高。并且TiO₂/PbS/CdS具有较好的光电化学水分解稳定性。（2）深入分析了TiO₂/PbS/CdS光电化学水分解性能的提升的机制,性能的提升可归因于PbS量子点和CdS量子点能有效地提高光的吸收范围。并且TiO₂/PbS/CdS的总电阻（Rt）为138W·cm-2,而TiO₂的Rt值为5651W·cm-2,TiO₂/CdS的Rt值为233W·cm-2。TiO₂/PbS/CdS的稳定性则是源自于PbS和CdS两者的价带差导致的势垒会使空穴缓和地由PbS的价带传输到CdS的价带,并且其较强的辐射复合以此降低空穴的积累。论文的研究表明,通过对TiO₂纳米棒阵列修饰PbS量子点和CdS量子点,能有效地提高光的吸收谱范围,从而改善其光电化学水分解的性能表现。