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由于其独特的性质，半导体纳米材料在环境处理和能源转换方面有很大的发展空间，有助于缓解目前的危机。因此，本论文主要设计合成了几种半导体纳米材料，并将其应用于光催化降解污染物、光检测器及其光电化学燃料电池等方面。主要内容包括以下几个部分: 1.(a)我们以二氯甲烷作为氯源，通过水热法一步成功制备了稳定高效的可见光光催化剂Ag@AgCl。在反应过程中，二氯甲烷可以缓慢释放Cl-，从而可以有效的控制Ag@AgCl形貌。所得产物在可见光下对甲基橙(methyl orange，MO)降解显示了高的光催化活性和稳定性。(b)我们首次提出利用气液界面法制备Ag@AgCl薄膜。所得产物在可见光下对MO降解显示了较高的光催化活性。而且以Ag@AgCl为基本单元构建的光检测器具有较快的响应速度和很好的光电流重现性。 2.(a)我们将Pt修饰的TiO2纳米管与普鲁士蓝(Prussian blue，PB)修饰的ITO电极(PB/ITO)结合构建了一种新的自供能可视化的UV光检测器。在PB电致变色的协助下，UV的存在可以很容易通过肉眼观察进行判断。更为重要的是，在暗态时所构建的UV光检测器可以自我恢复。(b)随后我们又将TiO2纳米管和PB/ITO结合成功构建了光驱动的无膜的H2O2燃料电池，能够同时利用光能和化学能进行产电。在UV光照下，该电池的开路电位可到达0.595 V，最大输出功率密度为90μW cm-2。(c)我们通过将Ag2O/Ag固态电极替代传统的氧还原阴极构建了一种新型的光电化学燃料电池。由于Ag2O/Ag电极具有优良的电化学性质，在UV光照下该电池的开路电位可达到1.10V，功率密度可达到0.94mW cm-2，而且具有很好的充放电循环稳定性，且不需要使用离子交换膜。更为重要的是，该电池在30 min内可降解掉72.5％的MO。(d)我们提出了一种低温水相法合成海胆状TiO2纳米球，并考察了其作为锂电池阳极的电化学性质。结果发现，所制备产物具有高的充电电容和很好的循环充放电稳定性。 3.我们通过电化学还原对苯醌制备了一系列BiOIαCl1-α吨固溶体电极。结果表明，所制备的电极均具有p型半导体的性质，且当α=0.5时所制备的电极具有最好的光电化学活性。 4.(a)我们通过将反相胶束体技术和Au(Ⅲ)与Ti(Ⅲ)之间的氧化还原反应结合成功制备了Au@TiO2核壳纳米复合物。所得产物对对硝基苯酚还原显示了很好的催化稳定性。(b)我们通过一步法成功制备了链状CoCu空心纳米颗粒。结果发现，所得产物对对硝基苯酚还原具有很好的催化活性、循环稳定性及其方便的回收利用。