光电催化分解水是将太阳能转换成绿色无污染的氢能的过程,包括了光阳极的水氧化和光阴极的水还原的两个半反应。水氧化反应过程涉及到连续的四个电荷转移,需要比较高的反应活化能,因此研究高性能的半导体光阳极材料对于提高水分解效率是非常有意义。目前光阳极半导体中普遍存在载流子迁移率较低导致电子空穴对的复合问题,这将降低水分解的效率。近年来,纳米尺度铁电材料的出现为解决这一问题提供了新的思路。已有研究表明,铁电材料中由于不对称晶体结构形成的极化场可以提高光阳极的氧化动力学和光电流。但是对于具有不同迁移率和扩散长度的载流子,铁电极化场对其迁移的影响尚不清楚。基于以上分析,本文以WO3光阳极为研究目标,优化光阳极结构参数,探讨不同载流子控制光电流情况及其相关机理。将铁电材料BaTiO3（BTO）与WO3构建复合光电阳极,探究铁电极化场对不同类型载流子迁移的影响,本文的主要研究内容及研究结果如下:1.选取WO3为光阳极半导体,通过XRD,XPS,SEM和UV-vis光谱等表征了半导体的结构、形貌和光学特性,结果表明半导体WO3是尺寸在100 nm左右的纳米颗粒,拥有单斜相晶体结构,其带隙在2.5 e V。2.采用密度泛函理论分别算出WO3电子和空穴的迁移率,使用滴涂制膜法制备了光阳极WO3薄膜。并通过光照方向以及不同负载量实验探索不同厚度WO3薄膜光电流规律,并研究其中载流子传输控制性机制。结果表明,半导体WO3中电子的迁移率大于空穴的迁移率,即电子的扩散长度大于空穴的扩散长度。当滴涂次数小于3次时,获得薄层WO3膜,此时前照光电流大于后照光电流,说明对于薄层膜,空穴迁移是限制光电流的主要因素;当滴涂次数大于5次时,可获得较厚层WO3膜,此时前照光电流小于后照光电流,说明这种情况下电子的迁移是限制光电流的主要因素。3.用水热法合成了四方相的BTO铁电材料纳米颗粒,采用XRD、XPS、Raman光谱和SEM等手段表征了BTO材料的结构和形貌。结果表明合成的BTO拥有四方相的不对称的晶体结构,尺寸大约为100 nm。4.将优化后的BTO分别掺入薄层WO3和厚层WO3后制备复合光阳极,并通过+20 V极化,探究极化场对不同载流子迁移的影响。研究结果表明,受空穴迁移控制的薄层复合光阳极在背照条件下,其光电流在极化场作用下提升了210.5%,载流子分离效率提升了94%。而受电子迁移率控制的厚层复合光阳极在前照条件下,其光电流在极化场作用下提升了59.6%,载流子分离效率提高了32%。研究结果表明,铁电体极化场能促进载流子的迁移,提升载流子分离效率,特别是对空穴迁移的影响更显著。本论文为构建高效的光阳极提供了新的思路和参考。