太陽能發(fā)電和陽光分解水制氮，是清潔能源研究的主攻方向，研究工作之一集中在n－型半導體光電化學電池方面。下圖是n－型半導體光電化學電池光解水制氫的基本原理示意圖，圖中的半導體導帶（未充填電子的分子軌道構(gòu)成的能級最低的能帶）與價帶（已充填價電子的分子軌道構(gòu)成的能級最高的能帶）之間的能量差ΔE（＝E_c－E_v）稱為帶隙，圖中的e^－為電子、h^＋為空穴。

瑞士科學家最近發(fā)明了一種基于上圖所示原理的廉價光電化學電池裝置，其半導體電極由2個光系統(tǒng)串聯(lián)而成。系統(tǒng)一由吸收藍色光的WO₃納米晶薄膜構(gòu)成；系統(tǒng)二吸收綠色和紅色光，由染料敏化的TiO₂納米晶薄膜構(gòu)成。在光照下，系統(tǒng)一的電子（e^－）由價帶躍遷到導帶后，轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)二的價帶，再躍遷到系統(tǒng)二的導帶，然后流向?qū)﹄姌O。所采用的光敏染料為配合物RuL₂（SCN）₂，其中中性配體L為4，4’－二羧基－2，2’－聯(lián)吡啶。

納米粒子是指粒徑為1～100nm的超細微粒，由于表面效應和體積效應，納米粒子常有奇特的光、電、磁、熱性質(zhì)，可開發(fā)為新型功能材料。
人工制造納米材料的歷史至少可以追溯到一千多年前。中國古代銅鏡表面的防銹層，經(jīng)實驗證實為氧化錫納米粒子構(gòu)成的薄膜。
分散質(zhì)微粒的直徑大小在1-100nm之間的分散系叫做膠體。膠體化學法是制備納米粒子的重要方法之一，其關(guān)鍵是“促進成核、控制生長”。用該法制備納米Cr₂O₃的過程如下：