近年来为了构建环保节能型社会来促进人类生活的便利,开发具有多感知功能的器件成为了热门话题。“一器件多感知”可以极大地改善人们的生活质量,带来更加节能的生态环境,其中电场和光场一直是关注的焦点。基于大气电场和光电化学的工作原理,对其进行能量形式的转化,最终用于感知大气电场以及光场的存在,以此为基础进一步开发多个场景下的应用。目前已有大量文献报道显示,以具有电场和光电化学性质的半导体材料和金属材料为核心构建异质结以及肖特基结是检测电场存在以及改善光电化学性能的一大高效途径。本论文以导电玻璃（即氟掺杂锡氧化物,以下简称为FTO）和热缩片为基底,构建了两种含有铋系半导体以及金属碳化物MXene（具体为Ti3C2TX）的多元光电极,并对他们的光电化学传输原理以及感知大气电场的原理进行了研究。主要内容如下:（1）本人利用一种简易的的水浴法,研发出了一种三氧化钨（WO3）纳米片上生长钒酸铋（BiVO4）的工艺,并在此基础上进一步旋涂MXene前体溶液来进一步改善复合光电极的响应性能,同时也会利用MXene的高导电性使得我们可以灵敏的感知大气电场。本项工作中,利用独特的异质结以及肖特基结构的有机结合,建立了一种高效灵敏的多维结构电极。实验表明,电极的内建电场中电荷转移速度明显提升,并且对于可见光的吸收能力显著增强,对应的光学性能也明显提高。光电极在相对于饱和甘汞电极（vs.SCE）0.8 V下的光电流响应比未加偏压时提升了近五倍,并且比简单复合的WO3/BiVO4电极高出了1.31倍。在此基础上,以三元复合电极为工作电极,铂片（pt）为对电极,利用大气电场静电感应替代偏置电压,研制了一种智能光电化学体系统。在标准模拟太阳光照射和0.8 V外置硬件偏压条件下分析,在1100 V m-1的大气电场中,三元电极的响应增加到1.39 mA cm-2。结果证明,大气电场的感知效果可被视为系统中0.24 V的外置硬件偏压。实验结果表明,本征载流子,包括MXene和BiVO4中的诱导电子/空穴,以及电解液中的载流子,都可以由大气电场的静电感应有效激发。光电和电场的耦合感知应用为以后光电化学的发展提供了一种可靠的思路。（2）本人研发了一种基于热缩片的垂直褶皱结构的复合光电极。在热缩片基底上通过磁控溅射镀上一层铜（Cu）薄膜,在Cu薄膜基础上水浴生长氧硫化铋(Bi10O6S9)纳米片,充分利用纳米薄膜相当出色的入射光电转化效率,另外旋涂MXene来构建肖特基结以进一步修饰使其成为高效复合光电极。和第一项研究一样利用了MXene的高导电性进行改善电荷分离转移速度,并提升对大气电场的感知能力。复合电极在大气电场关闭的环境下,BiOS/MXene的纯光电响应（相对于饱和甘汞电极0.8 V）电流为14.49mA cm-2,是纯BiOS电极在同等条件下的2.96倍。开启大气电场后,复合电极的电流密度增加到了35.42 mA cm-2,是纯光响应电流密度的2.17倍,而且光照下的电场感知电流也是纯电场感知电流的5.79倍。大气电场使得BiOS与MXene肖特基结大大提高了载流子的分离和扩散速率,并显著降低了载流子的复合速率。此外,在光照状态下的感应偏压远大于没有光照时的感应偏压。这为感知大气电场以提升光电化学性能提供了重要的指导。