当今世界环境污染和能源短缺问题突出,发展环境友好、可再生的新型能源,是当今世界发展主题。自从光催化技术被报道以来,利用太阳能激发光催化剂,使水在催化剂的作用下分解产生H₂,由于不会产生二次污染,被认为是最为理想的产氢途径。在光催化领域,高效光催化剂的开发利用是研究者的关注热点,TiO₂纳米颗粒因其良好的光催化性能以及价廉易得、无毒等优点被广泛研究。但是传统的半导体TiO₂材料本身的禁带宽度较大,TiO₂只能被紫外光激发,此外粉体光催化剂使用后难以回收易造成二次污染等问题,限制了纳米TiO₂颗粒的应用。石墨烯近年来被广泛用于光催化反应,其良好的电子传输性能有助于光催化剂表面光生电子和空穴的分离,从而提高光催化效率。新型材料聚苯胺（PANI）具有优良的光电化学性能,同时也是一种优秀的光敏化剂,可以有效促进纳米光催化剂对于可见光的吸收。本文以ITO导电玻璃为制备薄膜的基板,结合纳米TiO₂、氧化石墨烯片（GO）和聚苯胺（PANI）的优良性能,构筑了二元的TiO₂/GO和三元的TiO₂/GO/PANI复合薄膜。实验中通过控制镀膜条件进而控制复合薄膜的层状结构,并对复合膜的结构、电化学性能以及光解水和光电分解水性能进行了研究。论文首先以ITO导电玻璃为制备薄膜的基板,采用浸渍涂膜法将TiO₂涂在ITO导电基板上,得到TiO₂薄膜。在ITO导电玻璃上交替沉积TiO₂和GO,得到TiO₂/GO二元薄膜。重复浸渍涂膜过程,可以制备出不同层数的TiO₂和TiO₂/GO薄膜。应用X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱,红外（FT-IR）及拉曼（Raman）光谱等手段对TiO₂薄膜的结构进行了表征。并进行了在模拟太阳光下光解水实验,及模拟海水的光电化学分解水产氢实验。光催化实验结果表明,TiO₂薄膜的光催化产氢效率远远优于TiO₂粉末,在模拟海水条件下的光电化学催化产氢效率大大高于光催化产氢效率。与单一TiO₂薄膜相比,TiO₂/GO二元薄膜在可见光区的光活性增强,光电催化活性明显提高。其中,具有交替TiO₂和GO的二元复合薄膜表现出最优的光电分解水活性。在二元TiO₂/GO薄膜上,电化学沉积法制备PANI敏化的TiO₂/GO/PANI三元薄膜,对三元TiO₂/GO/PANI薄膜的形貌、结构、电化学性能和光电化学产氢性能进行了表征和系统分析。结果表明,通过与单一TiO₂薄膜和TiO₂/GO二元薄膜比较可知,外表面复合一层PANI形成三元薄膜时,在模拟海水的条件下表现出非常高的光电化学分解水产氢活性。光电催化反应机理可知,由于TiO₂/GO薄膜杂带能级与聚苯胺能级相匹配,故在PANI的表面具有很高的电荷转移速率,在整个反应过程中PANI起到的是电子收集和转移的作用,PANI将电子收集起来后在外加电压的作用下将电子转移到对电极上,在对电极上电子将水分子还原成H₂。