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染料敏化太阳能电池（DSSC）和光催化这两种光电化学历程，均采用半导体纳米材料作为媒介，并以取之不尽且绿色清洁的太阳能为基础，探求解决能源短缺和环境恶化这两个人类社会所面临的重要问题。故此在能源和环境化学研究中受到越来越多的重视。ZnO和TiO2具有稳定的物理化学性质和低廉的价格，是两种常用的光催化剂参与这类光电转换过程。但是由于它们较窄的光响应区间以及光生电子在传输中的复合，使得这两种半导体的光电转化和光催化效率受到了极大的制约。本文主要通过低温沉淀和溶剂热两种液相法，合成了一系列ZnO和TiO2微/纳米结构以及基于这两种氧化物的复合材料。通过各种光、电化学测试手段研究了光生电子、空穴在这些半导体催化剂中的生成、分离及传输机理。通过复合材料设计，尺寸、形貌调控，晶面选择几种手段实现了光生电子-空穴对的有效分离以及光电子在半导体中的高效传输；从而提高了其在DSSC和光催化降解有机污染物应用中的性能。本论文主要分为以下几个方面：一、低温沉淀法合成片状堆积ZnO分级结构。利用PVP辅助水热法在ZnO分级结构表面沉积不同厚度锐钛矿TiO2薄层。研究这类ZnO/TiO2复合材料的结构与其DSSC性能之间的联系。实验结果表明，TiO2表面修饰可以提高样品的比表面积，因而增加染料分子在表面的吸附并提高光电池的短路电流(7.80-10.79mAcm-2)。同时，TiO2包覆可以有效地减弱光生电子在传输中与氧化态染料以及电解质中复合。此外，这样的TiO2包覆也可以引起ZnO/TiO2异质膜平带电势的负移，从而有效提升了光电池的开路电压（598-642mV）。因此，与单纯ZnO光电池相比， ZnO/TiO2复合材料可以有效提高光电池的总体转化效率（1.96-3.60%）。三、以P25、双氧水和氨水为原料通过溶剂热法合成单分散TiO2多级空壳微球。这种特殊的空壳材料尺寸均一，且由两种不同的初级颗粒组成（零维纳米颗粒和纺锤形棒状颗粒）。通过对比试验研究了空壳形成的机理为一个两步的Ostwald ripening生长过程。调节乙醇/水比例、温度、氨水添加量等试验参数可有效控制该空壳微球的尺寸和形貌。DSSC性能测试表明，所合成的TiO2空壳微球作为散射层时可有效提高半透明膜的光电转化效率（5.32-6.97%）。其转化效率的提高主要得益于空壳微球中不同粒径分布的初级结构在转化过程中分别充当提高吸附染料量和提高电子传输速率的双重作用；同时其中空的结构和亚微米外径可以引起对入射光的散射和在空腔内的多步折射从而促进了入射光的吸收。二、水热条件下以氟化铵为晶面稳定剂，用酸交换钛酸钾纳米线（H-KTNW）为前驱物，分别合成高比例暴露{001}晶面的和{101}晶面的锐钛矿TiO2纳米晶体；通过调节实验参数对其晶粒尺寸作出调节并研究了晶体生长机理。DSSC性能测试表明，与暴露{101}面的TiO2八面体颗粒（6.68%）以及P25（6.36%）相比，高比例暴露{001}晶面的纳米晶具有较高的光电转化效率（7.39%）。同时，试验通过单色光转化效率、交流阻抗和开路电压衰减等方法，对其转化效率的提高原因进行了详细分析。四、均匀沉淀法合成粒径可调的Zn（OH）2八面体微米结构。利用该模板材料的两性，通过离子交换法合成一系列过渡金属硫化物八面体空壳材料。另外该模板材料表面分布的亲水集团可使金属离子在其表面富集，由此可在乙醇/水体系通过溶胶凝胶和均匀沉淀法合成SiO2和CeO2八面体空壳材料。同时，由于Zn（OH）2可以在较低的煅烧温度下转化为ZnO，利用类似方法也可以合成一系列ZnO为基质的复合材料。实验表明，这种模板法可以作为一种普适的路线来合成多种具有八面体形貌的空壳和复合材料。五、利用离子交换法在ZnO微/纳米一维结构表面构筑ZnS薄层，通过调节硫化剂浓度合成ZnO/ZnS复合、核壳、空壳等多种结构，并通过对比实验研究了各种结构的形成机理，证实氧化锌在溶解过程中同样遵循极性晶体各向异性原则。光催化实验结果表明，当形成ZnO/ZnS核壳和空壳材料时具有比单一成分材料和块体材料更优的催化效率。同时，探讨了两种宽禁带半导体之间的能带复合对其光生电子-空穴电荷分离的影响。在此基础上分析了比表面积、电子传输以及光捕获效应对所合成材料光催化效率的影响。