作为一种典型的钙钛矿结构氧化物（ABO₃）材料，SrTiO₃（STO）因其在介电、铁电以及超导等领域的应用，多年来一直受到研究人员的广泛关注。除此以外，尽管STO是紫外光吸收的半导体材料，但是它的能带结构与水的氧化还原电势比较匹配，可以在不外加偏压的情况下将水分解成H₂和O₂，因此STO也是一种优异的光电极材料，在光电化学电池领域中具有很好的应用前景。我们注意到一方面目前研究的STO光电极主要是以粉末形态为主。虽然粉末光电极制备方法比较简单，可以获得较大的比表面积，容易产生较优的光电化学性能。但是由于粉末分散存在于溶液中，会导致氢气和氧气的混合物在同一容器内产生，不利于两种气体的单独分离。同时粉末光电极失活后将其从溶液中提取处理也十分不便。与之相反的是，固定薄膜型光电极可以克服以上的缺点，更有利于实现STO光电极在实际中的应用。另一方面，STO光电极本身的光电化学性能还比较低，需要进一步的提高。为了解决以上的问题，我们在本论文中主要开展了以下两方面的研究工作：（1）我们首先采用溶胶-凝胶法制备了纯相STO薄膜光电极，详细研究了后退火气氛、温度对STO薄膜微结构、光学以及光电化学性能的影响。研究结果表明STO薄膜的结晶度与后退火气氛、温度密切相关，而薄膜的光学带隙值受上述两个工艺参数影响较小。在所有样品中，O₂，700℃下后退火制备的STO薄膜光电极具有最优的光电流密度，这主要归因于该样品具有最好的结晶度，光生载流子在薄膜体内的复合几率最小。（2）在第一个工作基础上，为了进一步提高STO薄膜的光电化学性能，我们制备了不同电荷补偿机制下Ho³⁺取代Sr²⁺的STO薄膜光电极，并探讨了不同电荷补偿机制对样品光电化学性能的影响。研究结果表明Ti空位电荷补偿机制下制备的STO薄膜呈现最大的光电流密度，约为纯STO样品的1.7倍。通过电化学阻抗谱以及介电性能测试，我们认为在不同样品各种物化性质基本类似的情况下，光电化学性能的优劣与薄膜/溶液界面处光生载流子的分离有关。其中不同电荷补偿机制可以导致薄膜样品介电常数的差异，而介电常数大的样品能够扩展界面处的空间电荷区宽度，从而更有利于光生载流子的有效分离。此外，我们还在STO薄膜表面复合了Pt纳米颗粒并进一步提高了样品的光电流密度。我们这部分研究工作提供了一种增强STO光电化学性能的新途径，相关研究成果已发表于Applied Physics Letters102,121905（2012）。