有效地利用太阳能是解决能源短缺和环境污染问题的有力手段。本文通过在一维二氧化钛纳米管（TiO2 NTs）中有效组装CdS量子点，获得在紫外-可见宽波范围内具有良好光响应的催化剂，并结合掺硼金刚石膜电极（BDD）、掺锑SnO2等不同的优异电化学材料，将光、电催化氧化两种不同的能量转化形式有机结合起来，经过结构的巧妙设计，构筑出一系列宽波范围内兼具光、电催化性能的多功能电极，实现了同一电极同一过程的光电协同催化氧化降解污染物。本研究工作主要有以下三部分内容：　　 （1）具有可见.紫外宽波响应的TiO2 NTs/CdS/ZnO NRs光催化剂的构筑、特性与应用　　 研究制备了具有新颖结构的TiO2 NTs/CdS/ZnO NRs光催化剂，并将其应用于对染料废水甲基橙的光催化氧化降解中，详细地评价了催化剂在紫外-可见宽波范围内的光催化活性和稳定性。利用真空浸渍方法在TiO2纳米管中化学组装CdS纳米颗粒，并在TiO2 NTs/CdS表面构筑ZnO纳米棒作为保护层，得到了TiO2 NTs/CdS/ZnO NRs光催化剂。对其结构和性能进行了表征，结果证实TiO2 NTs/ZnO NRs具有类似“带盖的瓶子”的结构，形成一个牢固壳层，CdS纳米颗粒均匀分散地填充在其中，得到很好的封装效果。TiO2 NTs经过CdS敏化后，吸收带边从原来的390nm拓宽至可见区550nm，带隙从3.20eV降低至2.32eV，吸收强度进一步增强，在表面构筑ZnO NRs后，CdS的光腐蚀得到了有效的抑制，提高了催化剂的光稳定性。研究将光催化剂应用于对模拟染料废水甲基橙的光催化氧化降解中，实验结果表明，TiO2 NTs/CdS/ZnO NRs对底物的去除效率要远远高于TiO2 NTs，TiO2 NTs/CdS，和TiO2 NTs/ZnO NRs，180min时去除率在紫外和可见光照射下分别达到90％和95％。TiO2 NTs/CdS/ZnO NRs是一种在宽波范围高效、稳定的优异光催化剂。　　 （2）CdS/TiO2 NTs/SnO2双功能电极的制备及其可见光光电一体化性能研究　　 研究制备了具有双表面结构的CdS/TiO2 NTs/SnO2功能电极，对其结构和特性进行表征，并对甲基橙和对硝基苯酚的可见光光电一体化氧化降解效果进行评价。实验结果表明通过在Ti基体两侧的TiO2纳米管中分别负载CdS和掺锑的SnO2，实现了可见光范围内同一电极上的光、电双功能。在对甲基橙和对硝基苯酚的光电催化氧化协同降解过程中，与单独的光催化和电催化氧化过程相比，光电一体化催化氧化过程表现出了最高的降解效率，在120min时对底物的去除率都达到了90％以上。研究分析后可知这是因为光、电催化协同作用时，施加的电压在电极内部形成一个电势梯度，促使光生电子和空穴向相反的方向移动，加速它们的分离，减少光生电子与空穴的复合几率，从而提高二氧化钛粒子的光催化效率。而同时光照加快了电极表面的反应，光催化产生的空穴及各种具有催化氧化活性的自由基协助去除产生的中间产物，减少电极表面电催化剂钝化的几率，起到促进电催化氧化的作用。因此光、电这两种技术相互促进，协调，实现“1+1>2”的光电一体化功效。　　 （3）BDD表面TiO2纳米管与CdS量子点的结构组装及其太阳光光电一体化的功能研究　　 通过在特优的电化学表面构筑光催化剂，研究制备了BDD/TiO2NTs-CdS太阳能功能电极。利用水热合成方法在BDD表面构筑TiO2纳米管阵列，探讨其生长条件对形貌和性能的影响，通过条件的优化设计，构筑出最优结构的BDD/TiO2 NTs电极，利用CdS的负载拓宽体系的光响应范围，得到兼具TiO2 NTs/CdS光催化性能和BDD电化学性能的功能电极。SEM、XRD、以及UVDRS等对电极形貌、结构和特性的研究结果表明，在BDD表面成功获得了最佳结构的一维TiO2 NTs，其中纳米管起到了纳米导线的作用，提供了电子空穴传递的通道，有利于电子空穴的分离。CdS的敏化使体系的谱带拓宽至可见区域。在模拟太阳光下，BDD/TiO2 NTs-CdS电极表现出优异的光催化性能和电化学特性。