过度的利用化石能源导致了能源的衰竭,同时对环境造成了极其严重的污染。因此开发清洁、经济的新型能源,成为解决对能源的需求、治理环境污染问题及实现人类社会可持续发展的趋势。氢能作为一种清洁的新型能源,因其具有燃烧值高、无碳排放及燃烧产物零污染等优点受到广泛关注。利用太阳能光电化学分解水制备氢气技术是最具有应用潜力的制备氢气的方式。近年来,光电阳极材料的研究进展十分迅速。相比而言,对光电阴极材料的研究则相对滞后,成为了限制光电化学分解水制备氢气技术的瓶颈。因而,设计并构建高效稳定的新型光电阴极对实现工业化的光电化学分解水制氢具有重大意义。基于此,本论文以开发新型空穴传导层材料为基础,根据能级匹配原则,使其与硫属化合物进行匹配,构建新型光电阴极并研究其光电化学性能。以下为本文主要的研究内容:1.MoO₃/CdSe光电阴极的制备及其性能研究在自然界中MoO₃是一个n型半导体,当MoO₃与比其功函低的吸光物质复合时,展现出空穴传导的性能。并且MoO₃具备具有宽带隙（3.0 eV）和高透光率的空穴传导材料的优点,近年来,在有机光伏领域中三氧化钼（MoO₃）用作高效的空穴传导层材料。利用无机半导体材料CdSe替代有机染料作为吸光物质,制备FTO/MoO₃/CdSe光电阴极。对其进行了SEM、UV-Vis、时间-电流等表征。证明该电极具有良好的可见光吸收能力和光电转化性能。此外,在饱和空气电解液（0.5 M Na₂SO₄）中,经长达10000 s的实验过程光电流密度值基本保持不变,展现出优越的稳定性。2.Co₃O₄/CdSe/MoS₂光电阴极的制备及其性能研究四氧化三钴（Co₃O₄）是一个典型的环境友好型的p型氧化物,因为其优越的物理化学性能被广泛应用于锂电池、超级电容及光电阳极设备,但是很少被用到光电阴极中。研究发现四氧化三钴（Co₃O₄）的价带位置与氧化镍（NiO）的很接近,因此四氧化三钴（Co₃O₄）纳米线也可以作为类似于氧化镍的空穴传导层材料。采用无机半导体纳米材料CdSe作为吸光物质,以Co₃O₄作为空穴传导层材料,制备FTO/Co₃O₄/CdSe电极。随后,在FTO/Co₃O₄/CdSe电极表面沉积一层MoS₂作为助催化剂。MoS₂的沉积后,电极的性能进一步提高,电极光电流密度值达到-70μA·cm^-2,并且经过连续几个小时的实验,能够保持良好稳定性。3.ITO/PbS光电阴极的制备及其性能研究氧化铟锡（ITO）是一个n型半导体,带隙大约是3.7-3.8 eV。平面的氧化铟锡薄膜已经被广泛用于有机燃料敏化的光伏设备和有机发光二极管作为透明的导电基底。近年来,在有机光伏领域中氧化铟锡（ITO）被用作高效的空穴传导层材料。对于这类光电阴极来说,有机染料在光照下激发产生的空穴被注入到作为空穴传导层的氧化铟锡薄膜的导带,替代了光生空穴注入到传统的p型半导体（NiO）作为空穴传导层的价带。利用硫化铅（PbS）作为光活性材料和氧化铟锡作为空穴传导层制备出一种新型的光电阴极,在饱和空气电解液（0.5 M Na₂SO₄）、-0.222 V vs Ag/AgCl电势及可见光条件下,FTO/PbS电极光电流密度达到-75μA·cm^-2及长达9h的稳定性。