利用太阳光发电和制氢是根本解决人类未来能源需求和环保问题的一个重要途径,也是纳米科技领域的前沿热点之一。本论文主要针对光解水制氢及染料敏化太阳电池领域中,提高光电化学性能和光电转换效率的关键问题展开研究。主要内容如下: （1）以HF+NaH2PO4水溶液为电解液,通过阳极氧化过程在钛箔表面制备出TiO2纳米管阵列;采用化学镀镍并结合空气中热处理过程,在TiO2纳米管阵列表面复合生长出NiO纳米颗粒层。这种新颖的NiO/TiO2光电极相对于TiO2纳米管阵列表现出显著的光吸收红移,并在可见光范围光吸收明显增强。对引起红移和可见光范围的光吸收增强的可能机理进行了讨论。 （2）在AM 1.5G照射下,NiO/TiO2光电极的短路电流为2.82 mA/cm2,开路电压为0.755 V,光电转化效率为1.41%。NiO/TiO2光电极表现出远比TiO2更好的光电化学性质,其机理在于,NiO/TiO2光电极有较宽的光吸收范围,使更多的光子能被利用;而且在NiO与TiO2复合界面区域,形成了很多微型的p-n结,有利于在光阳极中形成的光生电子-空穴对的高效率分离,并抑制光生电子-空穴对的重新复合。 （3）对比了相同电子给体相同共轭π结构不同电子受体的三种染料的电化学能带、光谱吸收和电物理特性,发现染料分子结构中的电子受体对HOMO位置影响不大,主要影响LUMO的位置。而染料的HOMO和LUMO位置进一步影响到器件的电荷输运特性。采用腈基丙烯酸做的电子受体的染料Dye1表现出较好的光电特性。研究了相关DSC器件光电性质随温度的变化规律。 （4）用丝网印刷将粒径为15-20 nm的ZnO纳米颗粒印刷在FTO导电玻璃上,350℃退火得到ZnO薄膜电极来取代传统500℃退火的TiO2薄膜电极。由这种新颖的电极通过C106敏化得到的DSC器件具有较优异的光电转换性质,光电池效率为5.26%。