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二氧化钛作为一种非常重要的宽带隙半导体材料，能够普遍用于光催化水解制氢气、光催化降解有机物、太阳能电池、空气净化、自洁净玻璃等。二氧化钛纳米管具有高的比表面积、形貌规整有序等优点，本文利用二氧化钛纳米管作为基底材料，应用于光催化水解制氢和锂-硫电池纳米正极材料领域。本文在二氧化钛纳米管阵列结构上先后沉积CdS和CdSe得到CdSe/CdS/TiO2三元同轴异质结构，并研究其光催化分解水产氢性能和可见光吸收响应。CdSe(外层)/CdS(内层)双敏化原子层分别由连续离子层吸附反应法（SILAR）和电化学原子层外延共沉积法（ECALD）在二氧化钛纳米管基底上沉积得到，并研究了沉积循环周期、溶剂的选择、沉积电位、沉积时间、退火温度等因素对材料光催化分解水产氢性能的影响，通过XRD、FESEM、EDAX、UV-vis、TEM、LSV、CV等手段分析了材料光催化性能，同时对材料的物相、形貌、元素成分等进行了表征。研究发现SILAR循环4个周期得到的CdS(4cycles)/TiO2光电转换效率达到4.94%，产氢效率达到4.05ml/(h·cm2)，约为纯二氧化钛的3倍。在沉积CdS(4cycles)以后得到CdS(4cycles)/TiO2基础上沉积CdSe后，发现沉积6小时得到的CdSe(6h)/CdS(4cycles)/TiO2NTs光电转换效率达到9.47%，产氢效率达到10.24ml/(h·cm2)，是纯二氧化钛的7倍。本文还将二氧化钛纳米管阵列作为基底材料，分别采用电化学聚合法和电化学沉积法将聚吡咯和纳米单质硫颗粒沉积进入纳米管内，得到聚吡咯和硫复合的同轴异质结构，并通过XRD、FESEM、EDAX、TEM等表征手段分析材料的物相、形貌、元素分布，并为下一步将其作为锂硫电池正极材料，组装成扣式电池做准备。