Ge系列纳米材料是无机半导体纳米材料的重要组成部分，其在能量转换与存储领域具有非常重要的应用。研究工作主要集中在Ge系列纳米材料的制备及其能量转换与存储性能研究。以高效率、低成本为指导思想，设计制备了Ge系列的无机半导体纳米材料，如Ge纳米晶、Ge@C/石墨烯纳米复合材料、GeSe纳米晶、Cu2ZnGeSe4纳米晶和PbS量子点，并研究了其在能量转换与存储方面的应用。本论文的主要内容包括如下五个部分:　　 一、Ge纳米晶的制备及其光电性能研究　　 利用简单经济的液相合成法，以GeBr2为原料，制备了Ge纳米晶。该方法绿色环保、条件温和，无需使用昂贵的金属有机物前驱体和强的还原性试剂。基于所制备的Ge纳米晶与P3HT共混构筑了有机-无机杂化的光电探测器。对器件的光电性能进行了测试，研究表明该器件表现出明显的光开关性能，开关比高于100。同时器件多次循环后仍能保持良好的光响应特性，具有很好的稳定性。　　 二、Ge@C/石墨烯纳米复合负极材料的制备及其电化学性能研究　　 Ge是一种非常有应用前景的高比容量锂离子电池负极材料，但是Ge材料在脱、嵌锂循环过程中要经历严重的体积膨胀和收缩从而使其循环性能较差。针对Ge材料的上述问题，本工作基于碳包覆和石墨烯对Ge基材料的双重保护设计理念，通过构筑Ge@C/石墨烯纳米复合材料解决了Ge基材料的电化学储锂问题。与未添加石墨烯的Ge@C纳米颗粒相比，合成出的Ge@C/石墨烯纳米复合负极材料表现出优异的循环性能及倍率性能。在该复合体系中，采用的纳米尺寸的Ge颗粒、碳包覆层以及高导电性石墨烯的添加均有效的提高了其电化学性能，从而提高了Ge的循环性能和高倍率性能。　　 三、GeSe纳米片的制备及其光电性能研究　　 利用一种简单的液相合成法，制备了高质量的GeSe纳米片。通过微操作技术，基于单个GeSe纳米片构筑了两种不同类型的光电探测器，分别为研究层内光电性能的层内器件和层间光电性能的层间器件。通过对这两类器件的光电性能测试发现，二者均表现出明显的光响应性能，但是光开关比却有不同。相同测试条件下，层间器件的光开关比是层内器件的3.5倍，从而显示了显著的光响应各向异性。该光响应各向异性正是由于GeSe的层状晶体结构所造成的。　　 四、Cu2ZnGeSe4纳米晶的制备及其热电性能研究　　 利用一种简单的液相合成法制备了纤锌矿结构的Cu2ZnGeSe4纳米晶。考察了反应温度、反应时间等因素对所制备纳米晶结构的影响。研究表明纤锌矿结构的Cu2ZnGeSe4纳米晶为动力学控制产物，黄锡矿结构为热力学稳定相。在合成的过程中，我们可以通过动力学控制得到纤锌矿结构的Cu2ZnGeSe4纳米晶，从而避免了其向热力学稳定相黄锡矿结构的转化。对所合成的纤锌矿结构纳米晶进行了热电性能相关测试，研究表明该纤锌矿结构Cu2ZnGeSe4纳米晶表现出较好的热电性能，从而在热电领域具有潜在的应用价值。　　 五、低温液相工艺PbS量子点太阳能电池的构筑及其光伏性能研究　　 通过液相合成法制备了PbS量子点，该方法以硝酸铅为铅源，九水合硫化钠为硫源，三乙醇胺为表面活性剂，在室温下即可完成该量子点的制备，具有操作方便、经济、能耗低和便于实现规模化生产的优点。基于该PbS量子点和化学浴沉积制备的CdS薄膜，构筑了结构为ITO/PbS/CdS/Al的量子点太阳能电池，并研究了PbS量子点光吸收层厚度以及电极材料等因素对其光伏性能的影响。利用优化参数构筑的PbS量子点/CdS异质结太阳能电池，其制备过程中的最高温度仅为65℃，且能量转换效率达到1.82％，从而在量子点太阳能电池领域具有一定的应用价值。