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面对日益严峻的能源和环境危机,全世界日益青睐可再生能源。利用光电化学（Photoelectrochemical,PEC）水分解电池将储量丰富的太阳能转化为易储存、热值高的氢能,是一种有效应对能源危机和环境危机的途径。光生电荷在光电极和电解液的界面处的复合导致低电荷分离与注入效率是制约光电化学反应能量转换效率的主要因素。为了提高光电极电荷分离与注入效率,通常需要对光电极做表面修饰,如构建金属-绝缘体-半导体（Metal-Insulator-Semiconductor,MIS）功能层或担载助催化剂等。但是过厚的连续膜表面修饰,将会影响光电极的光吸收,降低光电转化效率。沉积核壳结构的纳米颗粒助催化剂是平衡光损失与电荷分离、注入效率之间矛盾的一种有效手段。一方面,岛状分布的纳米颗粒能有效减小表面修饰带来的光损失;另一方面,通过沉积不同功函数的材料形成核壳结构能构建梯度增强的结电场,提高电荷分离与注入效率。本论文旨在制备高效稳定的硅基光阳极。对于n型硅（n-Si）光阳极,我们通过:1.构建n型硅和岛状分布的核壳结构颗粒之间的MIS结构,2.在电极-电解液界面产生梯度增强的结电场以及3.颗粒间电场的“夹断”效应改善硅基光阳极的光电化学性能,如提升光生电流、降低开启电势和提高稳定性等。同时探究了影响光电极PEC水分解性能的主要因素。本文的主要研究内容如下:（1）电化学沉积核壳结构Ni@Fe纳米颗粒修饰n型硅光阳极（n-Si/Si Ox/Ni@Fe）,降低光吸收损失提高光生电压和电荷分离效率。本文利用电化学沉积的方法制备出具有核壳结构的晶态Ni@Fe纳米颗粒修饰的n型硅光阳极（n-Si/Si Ox/Ni@Fe）。相比于连续的Ni膜,岛状分布的Ni@Fe纳米颗粒有效地降低了光损失。Ni@Fe核壳结构中,Ni核可作为良好的光生空穴收集器,与n-Si形成MIS结构,增大半导体耗尽层能带弯曲并提高了整个器件的电导率;Fe外壳在光电化学反应过程中发生氧化反应生成比Ni核功函数（5.0 e V）更高的Fe OOH层（6.3 e V）,形成具有功函数梯度增强结电场的高效光阳极（n-Si/Si Ox/Ni@Fe@Fe OOH）,进一步增大半导体耗尽层能带弯曲,提高光生电荷的分离效率和光生电压。岛状分布的核壳纳米颗粒降低光吸收损失的同时提高了光生载流子的分离效率和改善了电荷提取和注入效率。（2）电化学沉积核壳结构Ni@NiFe层状双氢氧化物（Layered Double Hydroxide,LDH）纳米颗粒修饰n型硅光阳极（n-Si/Si Ox/Ni@NixFeyOOH）,提高光生电压并降低开启电势。岛状分布的Ni@Fe纳米颗粒可以降低修饰层对光吸收的损失同时提高电荷分离效率,但Ni@Fe纳米颗粒表面充当高功函层的Fe OOH是壳层的Fe在OER过程中自发原位生长的,这限制了高功函层的组成,也限制了梯度增强结电场的场强。为了进一步提高光生电压并降低开启电势,本文利用电化学沉积的方法制备出有核壳结构的Ni@NiFe LDH纳米颗粒修饰的n型硅光阳极（n-Si/Si Ox/Ni@NixFeyOOH）。相比于Ni@Fe纳米颗粒,Ni@NiFe LDH纳米颗粒可以通过调节LDH中Ni-Fe比例调控界面层的功函数。光电化学测试结果表明,光电极的光电化学性能随着Ni-Fe比例的变化而改变,当Ni-Fe摩尔比为3:7时,光电极具有较低的开启电势为1.0 VRHE,且在1.48 VRHE时电流密度达到饱和为37.5 m A cm-2。这一结果表明,成分调控是改变光阳极-电解液界面光生电荷分离与注入效率的有效手段。