由于环境问题及能源危机日益严重，寻找绿色能源已迫在眉睫。太阳能是清洁能源，利用光催化的方法，将太阳能储存于具有较高能量密度的氢气中，是解决环境问题、应对能源危机的理想途径之一。光电化学池光催化体系由于具有材料选择范围广、易于研究反应机理等优势，而受到越来越多的关注。但是，该领域目前面临太阳能转换效率低等瓶颈问题，因此，亟需发展新的光催化体系以提高效率、降低成本。硅材料是目前应用最广泛的太阳能转换材料，该材料储量丰富、环境友好，具有较窄的带隙适合于可见光吸收，并且其导带位置较水还原电位更负，能够实现产氢反应。另外，基于纳米技术制备的硅纳米线阵列，具有陷光、减反等效应，可大大提高材料的光吸收能力，并且使材料对光入射角度不敏感，因此可以充分利用不同时间段的太阳光;同时，利用硅纳米线的一维结构特征，可以构造出将光吸收与载流子迁移方向相互正交的器件结构，从而大大提高载流子分离效率。但是，硅材料不稳定，在水相环境中容易发生光腐蚀，并且硅材料还是间接带隙半导体，这成为该材料应用于光催化制氢体系的瓶颈。　　基于以上分析，本论文提出了对硅纳米线阵列进行“先保护、后活化”的功能化策略，通过首先在其表面修饰导电高分子、量子点等材料，对其表面进行保护，以提高硅纳米线的稳定性;之后在表面稳定的硅纳米线上再修饰具有等离子体效应的金属纳米颗粒、产氢催化剂等材料，以提高复合材料的光催化性能。之后将基于硅纳米线阵列的复合光催化剂用于光电化学池光催化制氢体系中，对其光催化性能进行表征与研究。　　研究过程中取得了以下具体研究成果:　　第一，使用可控的电聚合沉积方法在硅纳米线阵列表面可控修饰导电高分子聚乙撑二氧噻吩，使硅纳米线稳定。之后，在表面稳定的硅纳米线上修饰具有等离子体效应的银纳米颗粒，进一步增强复合结构的光吸收能力。实验表明，经过“保护与活化”后的光催化剂在水相环境中能保持长时间的稳定性，并具有更好的光吸收能力及光催化效率。以该复合结构作为光电化学池光阳极，进行光催化产氢，发现体系的能量转换效率可以达到2.86％，在360nm至870 nm的可见光范围内，AgNPs/PEDOT/SiNWs阵列的IPCE达到35-42％，该数值是目前文献报道的最好结果之一。　　第二，硅材料是间接带隙半导体，其激子具有较长的寿命，因此激子有可能通过多种方式失活，这不利于提高光催化制氢的效率。在水相体系中，硅纳米结构被光子激发后产生的激子，一方面可以分离成光催化制氢所必须的光生载流子;另一方面可通过能量转移的途径失活，而非产生光生载流子。我们利用光催化降解反应，定量地研究了这两种激子失活途径的比例。实验结果显示，对于未经修饰的硅纳米线阵列，百分之六十以上的激子通过能量转移的途径失活，而在其表面修饰载流子传输材料后，激子分离生成光生载流子的几率则大大提高。研究结果揭示了硅基光催化材料催化效率不高的重要理论机制。　　第三，基于以上实验结果，我们使用具有优异电子传输能力的石墨烯量子点修饰基于冶金法、低纯度硅制备的硅纳米线阵列，使其表面稳定。之后，在表面稳定的硅纳米线上修饰产氢催化剂硫化钼纳米片，以降低产氢过电势，提高光催化效率。实验表明，经过“保护与活化”后的光催化剂在水相环境中能保持长时间的稳定性，在-0.6V vs.RHE的测试条件下，光电流稳定在18mA cm-2。这为制备稳定、廉价的光催化剂提供了新的思路。