为了迎接全球温室效应及化石能源枯竭所带来的的挑战,人们对能量转换与储存器件的需求将越来越多,而纳米功能材料将对该领域未来的发展起到至关重要的作用。在本论文中,我们主要研究纳米功能材料的合成及其在染料敏化太阳能电池和可充电锂离子电池中的应用。染料敏化太阳能电池因其光电转换效率高、成本低廉等优点,受到了全世界范围内的广泛关注,被认为是取代传统硅基太阳能电池的理想选择。纳米功能材料为进一步提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率提供了更多新的途径。本文利用纳米功能材料对染料敏化太阳能电池光阳极进行表面修饰及结构优化,主要研究内容及结果概括如下：通过旋转涂覆法在透明导电玻璃(FTO)表面引入一层双功能氧化锌致密层,该致密层不仅能够阻止FTO界而处的电子回传,同时能够阻挡二氧化钛导带中的电子传入FTO。前一种效应有效的抑制了FTO与电解质界面出的电子复合,而后一种效应则显著地提高了二氧化钛导带中的电子密度,使得器件的开路电压和光电转换效率的到提升。然后,我们进一步将这种双功能氧化锌致密层与传统的二氧化钛致密层进行对比,系统的研究了两者对染料敏化太阳能电池中电子传输及电池性能的不同作用。研究结果显示,基于该双功能氧化锌致密层的电池能够显著地提高开路电压及填充因子,其光电转换效率比未引入致密层的电池提高了13.1%,比基于传统二氧化钛致密层的电池提高了4.7%。由于光阳极对染料吸附量、光散射效果及电子扩散等均具有至关重要的影响,因此,设计并制备出最优化的光阳极结构就显得尤为重要。我们将一种内部联通的分等级二氧化钛微球引入到染料敏化太阳能电池中,并且通过有机溶胶后处理的方法对该光阳极结构进行了优化,显著提高了电子在二氧化钛微球之间的传输。特别值得注意的是,我们在这种有机溶胶中加入金纳米颗粒,在对分等级二氧化钛微球进行结构优化的同时,引入等离子体共振效应,进一步提高了电池的短路电流和光电转换效率。经过这种含有金纳米颗粒的有机溶胶处理之后,电池效率达到了6.62%,与经过纯有机溶胶处理之后的电池相比,光电转换效率提高了4.6%,与没有经过任何处理的电池相比,光电转换效率提高了17.4%。可充电锂离子电池具有高的比能量密度,因此被认为是最有希望驱动下一代混合动力型汽车及电动车的供能器件。为了应对未来对能量储存器件需求的挑战,设计并制备新的材料,特别是新型的纳米功能材料,将是至关重要的。在本论文中,我们合成了具有不同结构的纳米功能材料,并对其形貌进行控制,以提高电池器件的循环性能和倍率性能,主要研究内容及结果概括如下：我们以氧化锰八面体分子筛为模板,通过原位锂化的方法,制备出具有三维有序纳米结构的LiNi0.5Mn0.5O2电极材料。与传统的固相烧结力法制备的LiNi0.5Mno.5O2颗粒和比,该三维有序的LiNi0.5Mn0.5O2材料现住地提高了锂离子电池的循环性能和倍率性能。以三维有序球状结构的LiNi0.5Mn0.5O2为正极材料,所封装的锂离子电池经过75次充放电循环之后,我们能够达到153.5mAh g-1的比容量,保持了初始比容量的93%。在3.2C的倍率下进行了充放电,能够得到121.9mAh g-1的比容量,保持了0.2C时的70%。以三维有序三维结构的LiNi0.5Mn0.5O2为正极材料,所封装的锂离子电池经过50次充放电循环之后,我们能够达到151.6mAh g-1的比容量,保持了初始比容量的93%。在3.2C的倍率下进行充放电,能够得到141.8mAh g-1的比容量,保持了0.2C时的80%。为了克服硅在充放电过程中体积膨胀问题,我们通过一种工艺简单、成本低廉的金属辅助腐蚀法,制备了三维银镶嵌多孔硅微颗粒。由于该微颗粒内部联通的独特三维孔道及银导电颗粒的存在，基于该材料的电极显著地提高了电池的电化学性能。基于该三维银镶嵌多孔硅微颗粒的电池经过50次充放电循环之后,仍能够保持784mAhg-1的比容量,比目前商业化用的石墨电极容量(～372mAh g-1)高出一倍多。