由于TiO₂纳米材料在光催化、传感器、光解水制氢和染料敏化太阳能电池（DSSCs）等领域具有优异的性能和重要的应用,因而在学术界和工业界受到了广泛关注。近年来,不同维度的Ti O₂纳米材料构成的复合结构光阳极兼有一维TiO₂纳米结构高效电子传输速率和零维Ti O₂纳米结构足量染料负载的优势,有望替代传统的单层TiO₂纳米结构成为新一代太阳能电池的电极材料,是目前国内外新型结构纳米材料领域的研究热点之一。因此,开展DSSCs TiO₂复合光阳极的研究,对进一步提高DSSCs的光电转化效率,具有重要意义。本文针对DSSCs光阳极的制备及性能进行了研究。结合静电纺丝法、水热法和阳极氧化法分别制备了无序一维TiO₂纳米纤维、分级结构TiO₂纳米纤维和高度有序的一维TiO₂纳米管阵列。在此基础上,利用制备的TiO₂纳米材料作为DSSCs的复合结构电极材料,对TiO₂复合结构光阳极结构及其器件光电性能进行了详细的研究。主要实验结果及创新性成果如下:1、TiO₂纳米纤维的制备和形貌调控及其在电池中的应用研究:以钛酸四异丙酯、聚乙烯吡咯烷酮、冰醋酸和乙醇的混合溶液为原料,采用静电纺丝法制备了TiO₂纳米纤维、不同厚度的TiO₂纳米纤维膜。研究了输入电压、纺丝速率等因素对所制备TiO₂纳米纤维的影响。将所制备的TiO₂纳米纤维膜作为DSSCs的光阳极,探索了纺丝时间及致密层对TiO₂纳米纤维基电池光电性能的影响。结果表明:当输入电压为3 V,纺丝速率为2.0 ml/h时,纺丝效率、纺丝质量均达到最佳。不同工艺下制备的TiO₂纳米纤维膜对染料敏化电池性能有显著影响。当纺丝时间为20 min时效率最佳,到达6.8%,进一步优化,使用致密层后,最高效率达到7.7%。当使用大面积纳米纤维膜作为电池光阳极时,光电转化效率达到3.93%,获得了光电转化效率接近4%的大面积光伏器件。2、分级结构TiO₂/TiO₂和SnO₂/TiO₂纳米纤维的可控合成及其表征:采用静电纺丝法与传统水热法,以钛酸四异丙酯、五水四氯化锡、草酸钛钾为主要原料成功制备了TiO₂包覆TiO₂纳米纤维TiO₂/TiO₂和TiO₂包覆SnO₂纳米纤维SnO₂/TiO₂分级结构纳米材料。通过改变水热中水的含量来调控TiO₂包覆层的形貌,从而实现包覆层形貌可控。研究结果表明,当去离子水的含量为9 ml时,在纳米纤维表面生长的TiO₂纳米棒形貌最好。通过场发射扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等手段对纤维进行了形貌、成分、物相结构等系列表征。最后,探究了Ti O₂/TiO₂分级结构纳米纤维在DSSCs电池中的应用。3、高度有序TiO₂纳米管基复合结构光阳极的制备及应用研究:采用传统阳极氧化法,在高纯钛片上制备了TiO₂纳米管阵列,成功剥离,转移,制备了TiO₂纳米管基染料敏化太阳能电池。系统探究了TiO₂纳米管在复合结构光阳极的位置对DSSCs的影响。实验发现,通过调整有序TiO₂纳米管在TiO₂纳米棒颗粒构成复合结构光阳极中的位置,设计不同结构复合光阳极,可以进一步提升电池光电转化效率,最终将染料敏化太阳能电池效率提升至8.31%,高于其它复合结构光阳极制备电池的效率。