为了满足人类能源的需求而不断地使用化石燃料,不仅引发了全球能源危机,同时向大气中排放了大量的二氧化碳(CO2)和其他温室气体,加重了空气和水的污染,提高了全球平均气温,正逐渐摧毁着整个自然环境。因此,寻找清洁能源的技术是目前的首要任务。在这方面,基于纳米结构材料的技术可以为能源问题提供几种有效的解决方案。在本文中,我将介绍我们在合成和表征两种基于纳米材料的能源技术方面的最新进展:ⅰ)分子催化剂在分解水太阳能电池的应用;ⅱ)对于可应用于压电性机械能收集器件中的二维材料的表征。分子催化剂在太阳能电池中的应用。在本实验中,目前我们已经实现了基于n型硅和分子水氧化催化剂构建的光电阳极。我们研究了不同厚度(2nm,5nm和10nm)的不同金属氧化物(TiO2,Al2O3和ZnO)作为硅保护层和催化剂的固定载体。实验结果展现出了半导体,催化剂和电解质各界面与电极性能之间的高度相关性。金属氧化层的性质(如:绝缘性)及其厚度对于电极最终获得的催化活性至关重要。三种分子水氧化催化剂被成功的连接到了具有金属氧化层或石墨烯层的硅半导体电极的表面。三种催化剂分别以羧酸基团,磺酸基团或芘基团作为固定基团。与没有分子催化剂的光电阳极相比,其中两种催化剂修饰后的光电阳极的电流密度有所改善。尽管该工作实现了我们预期的设想,然而我们发现通过固定基团负载在电极上的催化剂与电极之间键合的稳定性没有金属-绝缘体-半导体结构的电极稳定,并且在实验的过程中催化剂会从电极上脱落。在之后的研究中,我们应该着重于寻找更强大的固定基团,确保半导体-催化剂的稳定连接。对于可应用于压电性机械能收集器件的二维材料的表征。在这一部分中,我们运用液相剥离法制备了可应用于能量收集器件和自驱动器件的具有压电性的MoS2薄膜。然后,运用导电原子力显微镜通过导电探针对MoS2薄膜进行拉伸作用对其压电性进行纳米尺度的表征分析。在不施加偏压的情况下,使MoS2薄膜发生变形时,我们实验中测得的电流密度高于100A·cm-2,并且电流随着压力的增加而增加。同时测试所得的形貌图和电流图显示,台阶状的MoS2薄膜的边缘处促进了压电效应,能观察到最大的电流。通过密度泛函理论计算的结果与MoS2薄膜应变时产生的环状压电电位以及边缘压电效应增强的现象一致。此外,为了证实该压电性测试装置的正确性,我们在不具有压电性的单层石墨烯上重复了 MoS2的测试实验。在石墨烯的测试中没有探测到压电电流,只有噪音电流。我们的实验研究推进了二维材料在压电性器件应用方面的研究。