近年来,纳米技术和纳米材料在众多领域实现了广泛的应用,尤其是在催化与光电方面的应用更是成为研究的热点。在无机纳米材料领域内,宽禁带半导体二氧化钛(TiO2)和硫化锌(ZnS)都具有许多引人瞩目的物理、化学和生物学性质,是当前纳米功能材料的重点研究对象之一。TiO2在作为半导体光催化剂,具有廉价、低毒、高催化活性等优点,广泛地应用于光催化合成、光催化制氢以及光催化降解有机污染物等方面。但其作为光催化剂也存在不足之处,例如其带隙较宽,只能吸收紫外光,对太阳能利用率较低；光生电子-空穴对容易复合,光生载流子利用率较低等。ZnS同样作为半导体材料,具有折射系数高、可见光区域无吸收等优点。在催化、光电材料、红外窗口材料等领域也具有众多应用。本论文围绕TiO2和ZnS半导体纳米材料的合成和应用展开研究。对一系列TiO2光催化表面聚合反应与相关机理进行了深入研究,并将该方法推广至无机物/聚合物复合纳米材料制备。结果表明,该方法具有独特的优势与广泛的适用性；成功采用光催化表面聚合法与自组装法相结合,对TiO2进行碳掺杂改性,得到性能优异的光催化剂；此外,对ZnS纳米材料的可控合成及在光子晶体方面的应用进行了研究,克服了三维胶体光子晶体的反射率不足等问题。本论文主要的内容与创新点如下：1.发展了光催化表面聚合制备TiO2/Polymer纳米复合材料。针对目前光催化表面聚合研究中所缺乏的形貌调控、机理研究不透彻等问题,我们以TiO2纳米球为例,对光催化表面聚合方法进行了深入研究。研究了该反应的基本条件,通过改变表面修饰、聚合物交联度、表面活性剂浓度等条件对复合纳米材料结构、形貌、尺寸等进行调控。此外通过在体系中加入硝酸银并还原,进一步研究了光催化表面聚合反应机理。该方法同样适用于在不同无机材料表面进行聚合物包覆,以获得不同种类的无机/高分子复合纳米材料。2.在上述光催化表面聚合法制备的TiO2/Polymer复合纳米材料的基础上,采用酚醛树脂进行保护煅烧的方法,发展一种新型自组装法制备了碳掺杂TiO2空心纳米球。制备过程无需使用传统SiO2模板法所需的碱性刻蚀,从而不会降低催化剂活性。通过碳掺杂改善了目前TiO2光催化剂中对光吸收率不足的问题,使催化剂具有可见光催化活性。与商用P 25 TiO2相比,光催化活性提升可达30%以上,无论在紫外光或可见光下催化剂均表现了优异的光催化能力。3.制备均匀度高的ZnS纳米颗粒并成功用于制备三维胶体光子晶体。通过加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为引导剂,改进了共沉淀合成方法制备ZnS纳米球时出现尺寸不均匀的问题。通过调控时间可以获得40-200 nm的均匀ZnS纳米球。采用部分刻蚀的方法,解决了在高温煅烧后颗粒团聚与表面电荷严重下降的问题,重新提高了材料的单分散性与表面电荷。同时保留了高温煅烧所带来的优点,如材料的结晶度、对比度与表面电荷的提高等。将所得材料进行自组装,可得到反射率达90%以上的光子晶体。以上研究工作主要在美国加州大学河滨分校完成。另外在北京交通大学还进行了关于6,12-二苯基吲哚[3,2-b]咔唑发光性能的相关研究。研究表明该材料有良好的热稳定性与优秀的空穴传输性能。并且在电场的作用下会产生出电致基缔复合物,发射出白光。