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光电化学过程中，光电转换效率主要由光电极决定。光电极材料形貌、结构的调控，对电极光电化学性能的提高起到重要的作用。开发化学性能稳定、对光的利用率高、光电转换效率高的电极材料是光电转换技术的重点。低维纳米材料和具分级结构的纳米材料，其独特的形貌和结构，能产生优异的电学、光学性质，在光电化学和电化学领域具有广阔的应用前景。单一光解水产氢材料自身光生电子空穴对易复合，光电转换效率较低。本论文中，我们合成一维有序阵列结构和具分级结构的半导体光电极材料，通过对材料的形貌、结构进行调控，同时对材料进行复合改性，开发具有优异光电化学性能的光电极复合材料。本论文的主要内容归纳如下：1.利用水热法在FTO衬底上制备了TiO2纳米棒阵列薄膜（TiO2NRs/FTO）。然后，于半封闭反应器中用热缩聚法，将具有可见光响应的类石墨氮化碳颗粒修饰到TiO2NRs/FTO表层。随后对复合材料的光电化学性能进行了研究。实验结果表明，与TiO2NRs/FTO相比，经类石墨氮化碳颗粒修饰后，扩展了材料对光的响应范围至可见光区，一维的阵列结构为电子的传输提供了直接的路径，复合材料的协同作用，抑制了光生电子和空穴的复合，提高了材料的光电化学性能和光电催化降解有机污染物的性能。2.利用两步电化学沉积法，在FTO衬底上制备了ZnO纳米管阵列薄膜（ZnONTs/FTO）。在前面的工作的基础上，将具有可见光响应的类石墨氮化碳颗粒热缩聚填充ZnO纳米管和管之间的空隙，或是沉积到ZnO纳米管内。以期让两者有更多的接触位点，实验结果表明，两者复合后，复合物的平带电势负移，载流子密度增大，抑制电子空穴对的复合，在沿ZnO纳米管传输时的复合，提高光电化学性能。3.通过水热氧化过程在铜片上合成了氧化铜纳米片；然后，通过表面刻蚀、成核、水热生长三步法，合成了分级结构的ZnO纳米花/CuO纳米片（ZnO NFs/CuO NPs）。考察了分级结构复合材料的光电化学性能，发现复合后，光电流响应和光电转换效率都提高了数倍，光电化学性能的提高主要归因于两种材料间的协同作用，抑制了光生电子空穴对的复合，同时分级结构能吸收更多可见光，为电子的传输提供了有效路径。4.合成了ZnO/CuxO核壳分级结构（ZnO shell/CuxO core）复合材料。首先用水热法，在铜片上合成了氧化铜纳米线，然后，以CuxO纳米线为生长位点，合成了ZnO纳米线包覆的CuxO核壳结构，即ZnO shell/CuxO core复合材料。实验结果表明，和单一材料相比，复合材料的光电化学性能得到极大提高。CuxO和ZnO的协同作用，及核壳分级结构ZnO的纳米线为电子传输提供的多重有效路径，光生电子-空穴对的有效分离，从而提高复合材料光电化学性能。5.采用一步水热法，在金属铜片上制备了CuO纳米片电极，构筑无酶型葡萄糖传感器。该传感器具有良好的选择性、稳定性、较高的灵敏度和抗其它小分子干扰的能力，实现了对葡萄糖含量的快速便捷检测。