作为一种常见的半导体材料,TiO2在光催化领域发展最早、研究也更为广泛,因此TiO2是目前应用最广泛的纳米光催化材料。相比之下,TiO2半导体材料用于太阳能领域的发展和实用化进程就相对缓慢很多。这是因为TiO2半导体材料禁带宽度较大的天然劣势,导致其光吸收阈值位于紫外光波段,降低了其对可见光的利用率。因而扩展TiO2的光吸收范围,提高其光生电子空穴对的分离率成了目前TiO2光伏材料的研究重点之一。基于提高TiO2对可见光的利用率这一目标,本文采用水热法合成TiO2,通过改变反应条件来控制TiO2的微观形貌,最终合成TiO2纳米棒阵列结构的薄膜,并采用CdS来敏化制备CdS/TiO2复合薄膜。主要实验结果表明：采用水热法制备了TiO2,以FTO为基底、HCl作为水解抑制剂,成功制备出TiO2纳米棒和纳米片薄膜。FTO基底和HCl的存在是TiO2纳米棒薄膜形成的前提条件,TiO2纳米棒的微观形貌受反应时间、HCl浓度和添加剂的影响。SEM分析结果说明：反应时间为18h时,FTO表面反应充分,此时形成的膜体致密无脱落；随着HCl含量的增加,TiO2纳米棒的直径变小,同时分散度更好。HCl的量继续增加,则纳米棒倒伏现象明显,且膜体变薄直至反应停止；反应时间为18h,钛酸丁酯的量为0.33ml,盐酸的质量分数为20.6%是制备TiO2纳米棒阵列的理想工艺参数；HF添加剂的加入导致TiO2纳米棒转变为TiO2纳米片状结构。XRD和紫外可见光吸收光谱分析可知,所制备的TiO2纳米棒阵列薄膜为金红石单晶,而TiO2纳米片为锐钛矿结构的单晶。分析结果显示：Cl-和F-在棒状结构和片状结构的形成过程中起了关键作用。以二甲基亚砜(DMSO)和水的混合溶液为电解液,CdCl2和硫代乙酰胺分别为镉源和硫源,采用电化学方法制备了CdS颗粒。从SEM和XRD分析可知,随着电解液中DMSO的比例增加,CdS颗粒由六边形颗粒转变为球状颗粒。XRD分析结果显示,制备的CdS颗粒均为六方相的纤锌矿结构。研究发现电解液pH值影响电极上CdS的生成速度,随着溶液H+浓度的增加,电极上CdS的反应加快。紫外可见光吸收光谱显示,CdS的吸收边均在可见光区域。以TiO2纳米棒阵列薄膜为基底,采用循环伏安电沉积法将CdS纳米颗粒修饰在TiO2纳米棒阵列上,以此来提高TiO2对可见光的吸收效率。CdS纳米颗粒有选择的修饰在TiO2纳米棒的(002)晶面上形成了CdS/TiO2球棒结构。分析认为紫外线辐照预处理过的TiO2纳米棒将更有利于CdS纳米颗粒的电沉积,并通过实验进行验证。通过SEM和UV-Vis测试,结果表明采用紫外线预处理过的TiO2纳米棒的敏化率明显高于未用紫外线处理过的TiO2纳米棒。同时前者表现出更优异的光电化学性能。