光电化学分解水是目前能源领域的研究重点,是解决全球气候变暖以及能源短缺的最佳方案之一。其中水氧化反应为四电子耦合反应,空穴的迁移率明显低于电子的迁移率,使得产氧反应比产氢反应更加缓慢,限制了光电极的性能。通过研究材料性质及其光电化学性能之间的关系,能够有针对性地改善材料不足之处,最终实现提高性能的目的。Ta3N5是十分有前景的光阳极材料,在AM 1.5G太阳光照射下,理论最大光电流密度达到12.9 mA cm-2和太阳能转换氢能效率高达15.9%。同时其载流子迁移率低(1.3～4.4 cm2 V-1s-1)和载流子复合快(<10 ps)严重阻碍了 Ta3N5光电化学性能的提升。构造异质结是提高材料光电化学性能最有效手段之一,但是Ta3N5的能带结构和界面接触质量极大地限制了构建Type-Ⅱ异质结材料的选择,因而构建Ta3N5的异质结非常具有挑战性。本文以Ta3N5纳米棒阵列为研究对象,在其表面生长Cu2O构建Type-Ⅱ异质结,从能带结构角度改善Ta3N5光阳极的分离效率。利用熔盐法和电沉积方法制备出Ta3N5和Cu2O,通过改变电沉积时间调控Ta3N5-Cu2O光阳极中Cu2O的厚度,探究Ta3N5和Cu2O形成异质结的可能性。熔盐法制备的Ta3N5纳米棒阵列沿a轴生长,电子有效质量最小(0.21 m0),电子传输更为快速,同时兼具优异的光吸收特性。Cu2O作为构造异质结最佳候选材料之一,通过实验证实Cu2O成功合成并且沉积在Ta3N5纳米棒的表面;并且Cu2O与Ta3N5形成Type-Ⅱ异质结。Ta3N5-Cu2O异质结形成内建电场,增加能带弯曲程度,使光阳极-电解液具有更大的电势梯度,减少体相中的电荷复合,使更多的光生空穴能够到达光电阳极的表面参与化学反应。与纯Ta3N5相比,Ta3N5-Cu2O光阳极电化学性能得到大幅度提升。