近年来,与能源相关的各种危机日益威胁着人类的生存和发展，清洁和可再生能源的开发与利用是解决这类危机的必由之路。以水电和核能为代表的新兴能源虽也具备清洁能源的基本特征，但该类能源开发的前期伴随着大规模的工程建设，这势必会对区域生态环境造成破坏，而潜在的安全隐患致使该类能源只能作为人类所寻求终极能源的过渡品得不到广泛的应用。太阳能凭借其储量巨大及绿色无污染的特点成为全球可替代性能源的首选并逐渐被人们所接受。伴随着太阳能的开发人类的科学技术水平也不断进步，从早期的光学认知，到第一代太阳能电池的问世，再到现在的涉及各个领域纳米技术，每一次的进步都体现了科研工作者追求真理时孜孜不倦的精神。本文正是以还处在发展阶段的纳米技术为切入点，简要介绍了纳米技术及纳米材料的定义和分类，纳米材料的特性、合成及基于不同目的的改性技术，概括了纳米技术的应用领域。并以此为背景论述了在太阳能利用中起到关键作用的半导体技术、包括半导体纳米材料、半导体光催化剂的评价，半导体研究中出现的问题，提出了解决这些问题的见解。文章重点围绕如何突破现阶段半导体技术所遇到的瓶颈展开，从改进和创新的角度进行课题研究，以铋基光催化纳米材料为研究对象，研究内容包括：介绍了一种新型的无需借助牺牲模板合成出的暴露{001}高能面、表面具有独特方形孔结构的Bi2O3纳米片的表征及催化性能研究；介绍了一种新型的形貌可控的Bi20TiO32介孔单晶纳米片的合成、表征、及基于上转换Er3+修饰的活性改性及光催化应用；介绍了一种采用首创的“均相”水热法合成出的具有出色光催化活性和吸附性的Bi2O2CO3纳米带，并详细探讨了该超长纳米带的形成机理。通过这些力求给现有光催化所面临的研究困境探索出一条新出路。