本文主要探讨光触媒材料二氧化钛两种不同的相:锐钛矿(Anatase)与金红石(Rutile)以及光触媒钙钛矿化合物:铌酸银(AgNbO3)以及钛酸锶(SrTiO3),利用溶胶凝胶法(sol-gel)搭配旋转涂布法(spin coating)後形成的复合串叠光触媒薄膜,串叠基本概念遵从太阳能tandem cell的堆叠理念,并利用三极式电化学装置量测薄膜光电流密度,而光电流密度值则代表光触媒材料产氢的效率指标之一。 本研究控制退火温度於二氧化钛锐钛矿相至金红石相之相转变温度区间内,将不同锐钛矿-金红石混相比例的同质接面薄膜制制备於FTO导电玻璃上。研究结果显示,於550 oC可得到纯锐钛矿相的薄膜,於FTO导电玻璃之上限使用温度700 oC则可得到接近纯金红石相之薄膜;搭配紫外光-可见光光谱仪(UV-Vis)以及紫外光电子能谱(UPS)可得到两者接合之能带结构关系。结果显示,光致电子倾向由锐钛矿传至金红石,光致电洞则倾向由金红石传至锐钛矿。同样的分析亦使用光触媒材料铌酸银及钛酸锶上,最後建立四种不同材料的各自的能带结构,将四种不同材料串叠而成异质接面薄膜,并利用形成之内建电场,使光致电子电洞对快速分离,减少载子再结合的可能性,进而提升光电流密度值。同时,此种由宽能隙依序串叠至窄能隙的方式能有效地利用光源波段区间,进而提升光电流密度;最後再进行光电流试片的稳定度量测,发现二氧化钛会因长时间的照光下产生光致电洞衍生的光腐蚀(photocorrosion)现象而导致光电流密度的下降。 本研究亦利用添加不同的PVP量的大小来调配钛酸锶薄膜的孔洞数量,进而控制表面态位(surface states)之数量,并探讨光电流密度下降(photocurrent decay)与孔洞数量的关系。实验结果显示,当钛酸锶薄膜孔洞数量上升时,会使光电流密度下降比例上升。