近年来，由于对环境及能源问题的关注，太阳能的转换和存储己成为新能源开发的重要研究领域之一，目前研究的重点之一是太阳能的光电转换，即太阳能电池的研究。其中，ti02由于其较高的热稳定性和光电化学稳定性，是一种具有良好应用前景的光阳极半导体材料。但ti02的禁带较宽、对太阳能的利用率低，因而要对ti02电极进行各种修饰，以提高其光电转换效率。对Ti02电极进行修饰有多种途径：有机染料的敏化；复合两种或以上的半导体材料；贵金属纳米粒子例如Au、Ag或Pt的修饰；导电聚合物如聚吡咯的修饰。 本论文采用热氧化、阳极氧化、溶胶一凝胶、电沉积等方法制备了不同结构和晶型的纳米ti02薄膜电极，考察了不同电极的光电化学性质。并通过多种途径对纳米ti02薄膜电极进行修饰，如纳米Au粒子的修饰、宽禁带半导体Sn02的修饰及导电聚合物聚吡咯的修饰。论文的主要结果和结论如下： 1、利用管式炉热氧化金属钛片法制备了金红石型Ti02纳米薄膜，并用纳米Au粒子对薄膜电极进行修饰。结果表明，在650~C热氧化30min形成的ti02薄膜具有最好的光电化学性质。在此条件下形成的薄膜厚度约为2μm，薄膜表面被大小不等的纳米ti02棒所覆盖，其长为lOOnm～600nm，直径为90nm～lOOnm。TEM结果表明纳米Au粒子的尺寸为30nm～50nm，当薄膜电极表面吸附 3．7gg／cm2纳米Au粒子后光电流提高了约1．35倍。根据Gfirtner-Buttler理论得出，在0．5mol／LNa2S04溶液中，纳米Au／Ti02复合电极和ti02电极的平带电位分别为-0．66V和-0．56V(vs．SCE)。相对于ti02电极，纳米Au／Ti02复合电极的平带电位负移了约100mV。这种光电效应的提高可通过复合电极可抑制光生电子一空穴的复合和改善界面电荷传递性质来解释。由于只需吸附少量的纳米Au粒子于半导体Ti02电极表面，就可以有效提高电极的光电转换效率，因此这种金属一半导体复合膜在光电太阳能电池方面将会有较好的应用前景。 2、采用阳极氧化法在金属钛片上制备了多孔的非晶态Ti02薄膜，所生长的薄膜呈纳米多孔形貌特征，孔径约为50nm。制备的非晶态Ti02薄膜，在500~C时热处理30min后得到的氧化膜已完全转化成锐钛矿型Ti02薄膜，薄膜均匀，疏松多孔，Ti02晶粒尺寸约为50nm。最后，对热处理后制备的纳米Ti02薄膜电极进行纳米Au粒子修饰，发现ti02薄膜电极表面吸附3．9gg／cm2纳米Au粒子后光电流提高了约1．45倍。相对于Ti02电极，纳米Au／Ti02复合电极的平带电位负移了约90mV。 3、采用溶胶．凝胶法制备了Ti02／ITO薄膜电极，并用纳米Sn02薄膜和纳米Au粒子对其进行修饰得到了多种复合薄膜电极。研究发现，复合薄膜电极表面TiO2和Sn02粒子的粒径较小，均约为50nm～100nm。薄膜表面多孔，粗糙度很高，比表面积较大。该复合薄膜电极有利于光的吸收和光电子．空穴的分离，具有较高的光电流。这主要是由于Ti02／Sn02半导体材料的能带耦合效应，使Ti02表面产生电子与空穴的有效分离，其上的纳米氧化物粒子均匀分散，起到了对空穴和电子的导流作用，从而提高了薄膜电极的光电流响应强度。此外，利用溶胶-凝胶法制备的Ti02仃TO膜电极表面疏松多孔，易于纳米Au粒子的吸收。研究发现，把Ti02／ITO膜电极浸入纳米Au溶胶8h后，纳米Au／Ti02／ITO膜电极的光电流增大到原来的1．4倍。 4、通过电沉积法制备了聚吡咯敏化的Ti02电极。研究了PPy／Pt电极在．0．8V～0．5V(Vs．SCE)范围内光照作用下的光电化学响应，通过光电流一电位的关系发现，在整个电位范围内，光电流均为阴极电流；随着电沉积时间的增加，阴极电流先增加后减小，当沉积时间为10s时表现出了较好的p．型半导体性质。用聚吡咯修饰Ti02薄膜电极，发现聚吡咯的修饰可以明显提高Ti02电极的阳极光电流。因此，利用PPy修饰半导体膜电极，有望成为制备太阳能电池光阳极的方法。