三维有序大孔(Three-dimensionally ordered macropores,3DOM)或反蛋白石(Inverse opals)是一种有序的光子晶体结构。3DOM材料既具有传统多孔材料的特点,如比表面积大、孔隙率高等,又具备独特的性质：(1)孔结构周期性排列导致电子的能量呈带状结构,带与带之间会产生间隙即带隙；(2)孔径分布窄；(3)大孔尺寸均匀可调。鉴于3DOM材料具有上述的特殊功能与性质,目前已经成为世界各国的研究热点。过渡金属氧化物(如SnO2、TiO2)是一类重要的半导体光催化剂和染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cells, DSSCs)光阳极材料,它们的非化学计量氧化物,如TiOx,的导电性更好(Ti4O7的电导率最高达1500s·cm-1),电子能级带隙更窄,非化学计量亚氧化物同过渡金属氧化物一样也具有折射率高的特点,因此非化学计量亚氧化物的三维有序大孔结构具有以下特征：(1)对可见和红外光吸收能力强；(2)载流子和空穴传输能力强；(3)高的比表面积,导致材料表面对某些化学物质吸附量大,使得在其表面进行的化学反应快速。因此在光催化降解有机物和DSSCs等光电化学领域具有重要应用。本文主要开展了以下研究工作：1.通过微乳液聚合法合成了球径为350nm、400nm、450nm、510nm的单分散PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)微球。然后通过离心法和恒温水浴成膜法制备PMMA胶体晶体模板和TiO2溶胶/PS复合胶体晶体模板。使用溶胶-凝胶法合成TiO2溶胶,对PMMA模板进行浸泡填充,经干燥和高温热处理后获得TiO2三维有序大孔结构。最后通过H2还原获得珊瑚状多孔Ti4O7材料,并使用SEM、XRD进行表征,结果表明三维有序大孔有序性主要取决于以下两点：(1)PMMA微球的单分散性；(2)组装好的胶体晶体模板的有序性。(3)组装时间长有利于胶体晶体模板的有序性。2.使用TiO2三维有序大孔作为前驱物,采用硼氢化钠粉末还原法以及硼氢化钠水溶液微波加热还原法,制备多孔TiOx化合物。并对得到的多孔材料进行SEM、XRD测试,由硼氢化钠水溶液微波加热还原法得到的TiOx化合物在光照1h内光催化降解亚甲基蓝效率达79%,硼氢化钠粉末还原的产物效率可达到77%.3.采用雾化反应法合成球形SnO2颗粒前驱物,然后对产物进行洗涤、离心和微波干燥,最后通过煅烧得到球形介孔SnO2颗粒。使用商用P25粉作为DSSCs光阳极纳米结构层,然后使用球形介孔SnO2颗粒作为散射层,用TiCl4水溶液包覆光阳极材料,最后使用商用带有Pt层的FTO玻璃作为对电极,组装成电池,得到最好的电池效率为3.11%。