工业经济的迅速发展和汽车保有量的持续增长,对人们的生存环境和身体健康造成了极大的损害。一方面,化石资源消耗殆尽,开发新能源迫在眉睫,半导体光催化和染料敏化太阳能电池较高的太阳能利用效率吸引了人们的广泛兴趣。另一方面,有毒有害气体的排放更加严重,开发新型高效的半导体传感器用于大气环境中毒害气体的监测是有效控制空气质量的重要保障,也是当前国内外研究的焦点课题。一维纳米结构三氧化钼(1D MoO3)具有特殊的孔道结构,在光致变色、电致变色、能量存储、气体传感器和光电领域展现了诱人的应用前景。本论文采用简易酸化法、水热合成法和超声化学法制备了不同晶型和长径比的氧化钼一维纳米材料,并重点研究了不同方法制备氧化钼的构效关系。1.采用简易酸化法在85℃的温和条件下快速制备了长径比高达40的α-MoO3纳米棒,并详细研究了搅拌时间、保温时间、酸度等参数对一维氧化钼纳米棒的低温生长的重要作用。该法制备的α-MoO3纳米棒在292℃的最佳操作温度下对40 ppm CO的灵敏度高达321,对CH4的选择性达19。2.采用水热法以CTAB为结构诱导剂在180℃下合成了长径比约20的α-MoO3纳米棒,并研究了其生长机理。该法制备的α-MoO3纳米棒对10ppm NO2、10ppm CO和10 ppm CH4的灵敏度分别为37、21和15。PL和XPS分析表明α-MoO3的内在气敏机制来源于氧空位导致的非化学计量性。3.采用CTAB协助的普通超声化学法和和SDS协助的探头超声化学法合成了长径比分别为25和10的亚稳态h-MoO3纳米棒,经436℃热处理后完全转变为稳定态的α-MoO3。研究发现,合成方法对氧化钼纳米棒气敏性能的影响比形貌和长径比更为重要。探头超声法合成的氧化钼纳米棒所需的焙烧温度(500℃)低于普通超声法(700℃)；二者具有相同的最佳操作温度290℃；探头超声法合成氧化钼纳米棒对NO2的灵敏度(103)高于普通超声法合成氧化钼纳米棒对NO2的灵敏度(79)。4.基于能带调控理论,制备了Fe2(MoO4)3@a-MoO3负载型光催化剂和比表面积高达313m2/g的MoO3/TiO2复合光催化剂。Fe2(MoO4)3@a-MoO3负载型光催化剂对酸性橙的光催化效果比纯钼酸铁提高50%;2 wt.%MoO3/TiO2在可见光下光催化反应速率约为纯TiO2的2倍,并从可见光吸收、活化位点和异质结耦合效应三个方面对其光催化改性进行了分析和讨论。5.选用硝酸钠作为水热反应的矿化剂,通过钼粉和双氧水反应生成MoO2(OH)(OOH)前驱体,在水热条件下成功制备了具有孔道结构的亚稳态h-MoO3内米带,首次研究了h-MoO3纳米带的光电性能,并通过Ni、Co、Fe等元素掺杂提高了h-MoO3的光电效率。其中,5%Fe-MoO3纳米带的光电转换效率提高了428%,由0.18%提高至0.95%。综上所述,本论文深入研究了一维纳米氧化钼的制备方法、结构特性及其气敏和和光敏性能,结果表明氧化钼是一种极具开发潜力的非化学计量性多功能金属氧化物。