半导体光敏材料在太阳能转换、光电催化以及光电器件等领域具有广泛运用前景和重大研究意义。高效、稳定、廉价、制备工艺简单的半导体光敏材料一直是前沿科学研究的热点,受到科研工作者的广泛关注。适当的半导体光敏材料的选择和改性手段的应用是推进其规模化和商业化运用的前提。半导体光敏材料性能主要通过禁带宽度调控、微观形貌调控、提高光生载流子分离和迁移速率、增加材料表面活性位点等改性策略提升。为了寻找一种具有普适借鉴价值的半导体光敏材料改性策略,本文以三元金属氧化物钨酸铋（Bi₂WO₆）作为研究对象,以反蛋白石结构的氟掺杂氧化锡（mac-FTO）薄膜衬底作为Bi₂WO₆光催化材料的负载衬底。通过简便的原位合成法成功制备Bi₂WO₆@mac-FTO光阳极,利用mac-FTO薄膜衬底独特的三维（3D）孔隙空间结构对嵌入式负载的Bi₂WO₆光催化材料进行微观形貌调控,降低Bi₂WO₆光催化材料粒径尺寸。使用高导电性碳量子点（CQDs）对Bi₂WO₆@mac-FTO光阳极进行表面修饰,促进光生载流子分离和迁移,拓宽光阳极对可见光响应范围和增强光吸收强度。利用mac-FTO薄膜衬底长程有序的3D空隙空间结构,设计光路,增大入射光有效光程,提高Bi₂WO₆光催化材料对入射光的利用率。具体研究内容如下:（1）通过简单模板法在干净的氟掺杂氧化锡（FTO）玻璃导电面上生长具有反蛋白石结构的大孔氟掺杂氧化锡（mac-FTO）薄膜衬底。通过简单的原位合成法在mac-FTO薄膜衬底骨架上嵌入式生长Bi₂WO₆光催化剂制成Bi₂WO₆@mac-FTO光阳极。反蛋白石结构的mac-FTO薄膜为诱导嵌入式Bi₂WO₆光催化材料提供增强的载荷位点和微观形貌调控,有效避免Bi₂WO₆光催化材料片状堆叠生长,降低粒径尺寸,获得增大的比表面积。场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）,场发射透射电子显微镜（FE-TEM）,X射线衍射仪（XRD）,紫外可见近红外分光光度计（UV-vis-NIR）等专业材料分析仪器用于对Bi₂WO₆@mac-FTO光阳极进行基本表征分析。在氟掺杂平板导电玻璃（P-FTO）导电面上合成的Bi₂WO₆@p-FTO光阳极作为参照组,对比分析了氙灯模拟太阳光源下Bi₂WO₆@mac-FTO光阳极的光催化性能。相对于Bi₂WO₆@p-FTO光阳极,Bi₂WO₆@mac-FTO光阳极获得11倍增强的光电流密度(0V vs.V_{Ag/Ag CI})。（2）超声透析处理获得粒径均匀的高电导性能CQDs通过范德华相互作用在Bi₂WO₆@mac-FTO光阳极表面完成修饰,记为CQDs/Bi₂WO₆@mac-FTO光阳极。相对于Bi₂WO₆@mac-FTO光阳极实验参照组,CQDs/Bi₂WO₆@mac-FTO光阳极获得拓宽的可见光响应范围和增强的光吸收强度。可作为光生载流子捕获位点的高电导性CQDs有效促进了光生载流子的分离和迁移,减少无效复合,增加光阳极表面光催化反应活性位点。同时,降低了光阳极在光催化过程中的阻抗,有利于反应过程中光生载流子的传输。在模拟太阳光照条件下,CQDs/Bi₂WO₆@mac-FTO光电极获得0.202 mA·cm^-2(0V vs.V_{Ag/Ag CI},pH=7)的光电流密度。外加正偏压时,CQDs/Bi₂WO₆@mac-FTO光电极与Pt电极之间形成类P-N结,外加偏压充当的内驱动力促进了光生电子从光阳极迁移至Pt电极,降低光生电子和空穴的复合率。（3）基于入射光由自由空间入射到光催化材料表面通常经过单次反射再次返回自由空间,这不利于半导体光催化材料对入射的太阳光的吸收利用。实验以具有3D孔隙空间结构的mac-FTO薄膜作为负载衬底,通过调节入射光的入射角度,设计光路,使入射光在mac-FTO薄膜衬底内部发射多次反射,增大有效光程,提高Bi₂WO₆光催化材料对入射光的吸收和利用。实验以Bi₂WO₆@p-FTO光阳极作为参照组,通过紫外可见近红外分光光度计对不同入射角度下光阳极对40 ml的1M罗丹明B溶液的降解性能进行评价。Bi₂WO₆@mac-FTO光阳极对罗丹明B溶液的降解性能随光线入射角度增加呈现先增后减的趋势,在入射角度θ=60°时获得最佳的光催化活性,Bi₂WO₆@p-FTO光阳极的光催化性能随入射可见光角度增大而增大,在光电极与入射光垂直时获得最佳的光催性能。实验以CQDs/Bi₂WO₆@mac-FTO和Bi₂WO₆@mac-FTO光阳极为主要研究对象,提供了微观形貌调控、高电导性量子点修饰、增长有效光程等改性策略,对相关的基于半导体光敏材料为媒介的太阳能转化科学研究具有重要的借鉴意义。