半导体纳米材料拥有合适的能带结构、较大的比表面积以及独特的表面效应,因此可以用于制造新能源（氢能）和处理环境污染问题。然而在实际应用中,单一的半导体纳米材料可能无法满足需求,或者性能不够优异。通过设计半导体纳米材料的复合结构可以改善材料的性能和弥补单一材料的缺陷,获得的主要结果如下:1、拥有表面自催化效应的碳化硅纳米晶可以被用于电化学催化制氢反应,而制氧反应所需要的能量大于制氢反应,因此单一的碳化硅纳米晶在制氧反应中的表现并不理想。在3C-碳化硅纳米晶和氧化锌的复合结构中,氧化锌纳米线在光照时产生的空穴可以有效地转移到3C-碳化硅纳米晶上,此时,拥有表面自催化效应的碳化硅纳米晶可以实现分解水制氧。2、氧化石墨烯的含氧基团可以作为吸附重金属离子的活性位点,因此氧化石墨烯是一种很好的重金属离子吸附剂,这种吸附能力可以通过提高含氧基团的量来增强,然而更多含氧基团的引入会使得石墨烯的水溶性增强,另一方面,氧化程度变高容易使得石墨烯片子变小,更加难以从水溶液中分离出来。为了解决这一矛盾,将高氧化程度的石墨烯上一小部分的含氧基团与较大的纳米团簇连接,一方面,能较大的保留石墨烯含氧基团的性能,另一方面,合成的复合材料能较好的从水溶液中被分离出来,使得这种材料拥有实用性。最终布里扬石团簇与石墨烯片子连接能实现这种设想,并展现出很高的铜离子吸附能力（1724.1 mg/g）。3、氧化石墨烯本身具有光致发光性能,其发光位置主要在蓝绿光范围。而布里扬石-石墨烯复合物展现了不同于常规石墨烯的发光,光谱范围移动到了深红光区域,量子产率为1%。这种发光主要来自于无序引起的局域态的光跃迁。4、硫化钨可以用于电催化制氢反应,其催化性能主要取决于边缘活性位点的数量,通过原位氧化硫化钨的方法在硫化钨上生长二水合氧化钨纳米片,两者可以组成了复合结构。在酸性条件下,质子可以注入到二水合氧化钨再进一步转移到硫化钨的活性位点参与分解水过程,因此,这种复合结构相比于硫化钨拥有更好的电化学析氢性能。氧化铟在光电化学析氧反应中的性能呈现晶面依赖关系,不同晶面比例的氧化铟拥有不同的光电流曲线,结果表明{001}晶面可以有效的汇聚空穴,电催化性能与{001}晶面的数量呈现正比关系。磷烯在空气中放置时,会与空气中的氧气和水蒸气发生反应,进而导致磷烯本身被腐蚀,极大的限制了磷烯的应用。通过先氢化后磷化的方式,可以修复磷烯表面,使得磷烯在空气中的稳定性得到了极大的改善,空穴迁移率同样也得到了提高。