光电化学是一种光电转换的一种方式,它的成本低廉,利于大规模的应用。近些年,石墨烯材料受到人们广泛的关注,因其拥有高电子迁移率和大的比表面积。基于石墨烯的光电化学阳极相较于传统的光电化学阳极,有望实现更高的光电转换效率,但是因其自身零带隙以及极低的光吸收,不能直接作为光电化学阳极应用。本文针对目前石墨烯复合材料的光电化学阳极光电转换效率不高的缺点,将三维石墨烯泡沫与半导体硫化镉复合,制备为光电化学阳极。通过多种微观形貌及成分的表征手段,分析所述复合材料的结构,通过光电化学测试探究这种复合材料的光电转换特性。主要内容及创新点如下:1.采用化学气相沉积法,以镍泡沫为模板,生长三维石墨烯,并通过酸液刻蚀镍泡沫、真空干燥等多个步骤制备三维石墨烯泡沫。通过热扫描电子显微镜及其能谱仪、拉曼光谱仪、原子吸收光谱仪、热重及同步热分析仪对样品进行了形貌分析、成分分析。结果可以证明,三维石墨烯泡沫是一种由不同层数的少缺陷石墨烯组装而成的泡沫状多孔结构材料,并且该材料具有高导电性、大表面积的特性。2.在上述基础上,进而以化学气相沉积法制备三维石墨烯泡沫-纳米硫化镉复合结构,并对其进行X射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜及其能谱图表征。结果显示,沉积温度和沉积时间是控制纳米硫化镉与三维石墨烯泡沫复合的重要工艺参数,并发现在沉积温度为250-400oC范围内,所复合的纳米硫化镉中存在一维硫化镉纳米晶体。3.通过光电化学平台对三维石墨烯泡沫-纳米硫化镉复合结构的光电转换特性进行研究。结果显示,在一定范围内,三维石墨烯泡沫上沉积的纳米硫化镉量越多,其复合材料光阳极的光电流越大。复合材料中一维硫化镉纳米晶体可以显著提升光电极的光电流,硫化镉纳米带最佳,硫化镉纳米线次之。4.三维石墨烯泡沫-纳米硫化镉复合结构光阳极在持续的电化学测试中出现明显的阳极光腐蚀。阳极光腐蚀会导致复合材料的光电转换效率降低,从而导致复合材料光阳极的光电流随光电化学反应持续而衰减。