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纳米TiO2半导体是光催化和太阳能电池研究中很有吸引力的光电极材料。但TiO2只有吸收紫外光时才能形成电子一空穴对,且电子和空穴很容易复合,使其光电催化活性降低,阻碍了TiO2的实际应用。因此如何进一步提高其光电转换效率成为研究的热点。其中金属离子掺杂和染料敏化改性TiO2的研究倍受关注,但对其改性的机理却众说纷纭,并无统一结论。研究敏化/金属离子掺杂TiO2薄膜电极光电催化性能和作用机理对提高TiO2光电转换效率及作为太阳能电池光阳极的开发具有重要的理论与应用价值。本文采用电极表面结构表征、电化学表征及吸收光谱等手段研究了染料RuL2（SCN）2:2TBA敏化/Sm3+掺杂对纳米TiO2薄膜电极光电催化氧化甲醇行为及电极/溶液界面结构参数的影响。主要内容如下: ◆ 制备了不同浓度Sm3+掺杂,不同煅烧温度的TiO2薄膜电极应用于甲醇光电氧化。SEM、XRD、UV-vis表征及单扫描伏安图表明:离子掺杂量,煅烧温度,电极表面均匀程度,粒径大小等因素对光电催化氧化甲醇的效率均有重要影响。本实验条件下,掺杂摩尔比n(Sm3+)/n（TiO2）为0.6%的Sm3+/TiO2电极煅烧450℃可获得最大光电流。 ◆ 采用单扫描伏安和瞬态光电流响应技术探讨了染料RuL2（SCN）2:2TBA对TiO2薄膜电极的敏化性能和敏化剂与离子掺杂之间的相互作用,表明本实验条件下染料RuL2（SCN）2:2TBA有较好的敏化性能,染料敏化主要是通过使TiO2吸收波长边带红移和吸收峰面积的增大提高光电转换效率。Sm3+掺杂并未减弱染料RuL2（SCN）2:2TBA对光的吸收。染料RuL2（SCN）2:2TBA与Sm3+掺杂具有协同作用。 ◆ 采用单扫描伏安技术探讨了在不同甲醇浓度,不同pH环境中电极对甲醇的光电催化氧化行为,甲醇吸附在电极表面被氧化,电极反应开始存在活化过程。光电流随溶液中甲醇浓度的增加而增加,存在一个浓度极限,印证了甲醇光电催化氧化涉及吸附过程的特征。碱性环境中具有比水亲核性强的OH-取代水而优先吸附于TiO2粒子表面,在碱性环境中反应时更易生成·OH,所以氧化甲醇的极限浓度最大。