严重的环境问题和能源危机已经制约了人类的发展,因此,开发清洁、安全的可再生能源是当前的主要任务,众所周知太阳能是最可靠的清洁可再生能源,寻找一种安全、高效的方法,大幅度提高能源的利用率,是科学家们努力的方向。本文选择一维TiO₂,ZnO和Fe₂O₃纳米棒阵列及多孔TiO₂微球、TiO₂（P25）作为光催化甲醇燃料电池的光电阳极,设计室温光催化甲醇燃料电池装置,利用半导体电极中光生空穴参与燃料分子的氧化,将太阳能和化学能共同转化至电能。TiO₂和ZnO被认为是经典的光电催化材料,具有相似的能带水平,对光生电荷有很强的分离能力。Fe₂O₃具有更窄的带隙,可以利用可见光对水氧化。这三种半导体的价带（VB）位置低于甲醇的氧化电位,可以将甲醇氧化成二氧化碳。本文主要工作如下:1.以FTO导电玻璃（掺氟的二氧化锡）为基底,用水热法制备TiO₂、ZnO、Fe₂O₃纳米棒阵列,将其作为光催化甲醇燃料电池的光阳极,在室温下进行有效的甲醇氧化反应。莫特肖特基（Mott-Schottky）方程和循环伏安法（CV）及结合电化学分析法揭示了系统中电荷转移和甲醇氧化的热力学可行性。时间分辨瞬态表面光伏（SPV）讨论了光生电荷的传输机理。基于ZnO光电阳极获得的最大短路电流为1.82 mA/cm²,开路电压为1.12 V,基于TiO₂光电阳极的开路电压可达到1.34 V。该研究可实现太阳能-电能、化学能-电能的协同转化,为未来解决能源和环境问题提供了一种可行方法。2.用水热法合成多孔TiO₂微球,以FTO导电玻璃（掺氟的二氧化锡）为基底,采用涂膜法将制成TiO₂微球与TiO₂（P25）粉末均匀地涂在FTO导电玻璃上,同样,将其作为光催化甲醇燃料电池的光阳极,在室温下进行有效的甲醇氧化反应,得到的光电化学性能测试结果为:基于TiO₂（P25）光电阳极获得的最大短路电流为3.65 mA/cm²,基于TiO₂光电阳极有1.42 V的开路电压。