近年来,随着经济的高速发展,能源短缺、生态环境遭到破坏等成为人类不得不关注的重点。由于生态环境受损严重,人们赖以生存的地球出现了土地荒漠化、水资源富营养化、地下矿产资源面临枯竭等问题。寻求环境友好型可再生能源是人类社会可持续发展的重中之重。氢气是目前公认的清洁能源,太阳光又是取之不尽用之不竭的理想能源,所以光催化产氢技术已经成为当今热点,光这项技术不仅可以解决能源紧缺问题,对环境还很友好。本文以一维ZnO和TiO₂半导体纳米材料为基底,构建了三种纳米复合材料,在可见光下可以有效的制备氢气和检测水中重金属离子。对制备出的CdS/ZnO、PbS/CdS/ZnO和CdS/HTNRs分别使用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X-射线粉末衍射仪（XRD）进行形貌、结构和晶型表征。利用X-射线光电子能谱（XPS）和荧光光谱（PL）、紫外-可见漫反射光谱（DRS）技术进一步分析其成分和光学性能。对于样品的光催化性能,我们运用电化学工作站和光催化制氢系统进行了测试。本研究工作具体如下:（1）采用旋涂法在导电玻璃（FTO）上制备ZnO种子,并在空气中煅烧。然后采用水热法在已生长有ZnO种子的FTO上继续生长出ZnO纳米棒阵列,最后运用溶剂热法在ZnO纳米棒上沉积CdS量子点,得到CdS/ZnO中空结构光催化复合材料。XRD结果显示,ZnO晶型结构为六方纤锌矿。SEM和TEM显示ZnO为中空纳米棒结构,CdS均匀的覆盖在ZnO表面。光催化产氢结果显示,5h产氢量有10μmol cm^-1。样品负载了Pt后产氢量提高了7.7倍,Pt作为光解水制氢的助催化剂,是光生电子传递的高速通道,提高了电子和空穴的分离,从而有效提高了光解水制氢性能,光电产氢量达到3.4 mL h^-1。（2）采用水热和溶剂热法得到CdS/ZnO光催化复合材料,再采用传统的连续离子沉积法（SILAR）在CdS/ZnO纳米管阵列上连续沉积PbS量子点,得到PbS/CdS/ZnO三元复合纳米材料。SEM结果显示CdS/ZnO纳米阵列由原来的纳米棒结构变成了纳米管结构。与此同时还设计了光电解水制氢的简易装置,以便于有效的收集氢气并实时读取产氢量。在模拟太阳光照射下,PbS/CdS/ZnO的光电产氢量比CdS/ZnO有明显提高,3 h平均产氢量达到8 mL h^-1。（3）采用水热法在FTO导电玻璃上生长TiO₂纳米棒阵列,经过氢化煅烧,得到氢化的TiO₂纳米棒阵列（HTNRs）,最后采用连续化学水浴法（CBD）在HTNRs上沉积CdS量子点,从而得到CdS/HTNRs复合纳米光电传感器材料,不同的CdS沉积时间对样品光电流的影响明显。利用电化学工作站,在可见光照射下采用三电极体系对不同浓度的Cu²⁺进行检测。XPS显示在Cu²⁺溶液中,CdS/HTNRs传感器表面形成的Cu_xS可以作为CdS光生载流子的复合位点,导致可见光照射下的光电流下降。将无Cu²⁺条件下的光电流记为I_before,加入Cu²⁺后的光电流记为I_after,计算(I_before-I_after)/I_before值,与Cu²⁺的浓度在一定范围内具有良好的线性关系,由此设计了一种性能优良的Cu²⁺光电化学传感器。此传感器具有宽的检测范围（0.04-164μM）和较低的检测限（0.004μM）。