在光电化学太阳能转换的研究中,提高太阳光谱利用率是一个关键问题。如何提高光电转换材料对太阳光谱的吸收率和吸收范围,无论对于研究半导体的光物理和光化学性质,还是改进太阳能电池都具有非常重要的意义。无机氧化物半导体资源丰富、性质稳定、环境友好、工艺简单,以及吸光能力强、抗光腐蚀能力好,因而得到人们广泛关注;但其吸收光谱范围窄,主要集中在波长短、光强小的紫外光区。因此,光敏化成为拓宽无机氧化物半导体吸收光谱范围的有效方法。将具有窄禁带和宽禁带的两种无机氧化物半导体纳米片材料进行复合,一方面,基于电子跃迁平台在宽禁带中的搭建,不但使材料的吸收光谱发生红移、吸收光谱范围拓宽,而且避免了传统的窄禁带半导体和有机染料光敏化带来的光腐蚀、光老化等问题;另一方面,基于纳米片材料的量子尺寸效应和量子隧穿效应,使光生电子在纳米片层间传输和跃迁的势垒降低,从而增大光电流响应。本论文首次提出采用窄禁带的无机氧化物半导体作为光敏化剂,并融合新型结构的纳米片材料和静电层层自组装技术制备成光电转换复合薄膜,通过测试其电化学和光电化学性能,进而探讨复合机理。论文包括以下三部分内容:1.层装前体材料的制备和剥离。分别采用高温固相法和水热合成法制备了层状钛酸铯和层状二氧化锰前体材料,经质子交换后采用烷基铵阳离子通过溶胀剥离法得到均一、稳定的氧化钛和二氧化锰纳米片胶体溶液;采用成核/晶化隔离法合成出硝酸根插层的钴铝水滑石前体,并用甲酰胺实现层板剥离,获得钴铝水滑石纳米片胶体溶液。2.氧化钛和二氧化锰纳米片复合薄膜的结构表征与性能测试。采用静电层层自组装方法制备出复合薄膜,并采用X射线衍射分析和X射线光电子能谱逐层溅射分析方法确定其周期厚度、表征层状异质结构;利用电化学循环伏安曲线探讨复合薄膜的电极反应性质及过程,并根据氧化还原电位构筑复合薄膜的电子能级模型,阐述薄膜的复合机理;计时安培测试结果表明:复合薄膜在模拟太阳光条件下的光电流响应达到2.22μA·cm^-2,比复合前提高10倍;线性扫描伏安曲线得到复合薄膜的最大输出功率为1.07μW·cm^-2,填充因子为0.29。3.氧化钛和钴铝水滑石纳米片复合薄膜的结构表征与性能测试。同样采用静电层层自组装方法制备出复合薄膜,并采用紫外-可见吸收光谱表征层层组装过程;利用循环伏安电化学分析方法揭示了该种复合薄膜没有光电化学性能。