近年来,中国经历了与快速城市化和气候变化相关的严重且持续的空气污染,阻碍了社会可持续发展。各种形式的空气污染是一个令人关注的问题,是中国现阶段面临的最主要生态环境问题之一。典型空气污染物,例如氮氧化物（NOx）和挥发性有机物（VOCs）,不仅严重威胁生态环境安全,而且具有―三致效应”危害人体健康。目前已经开发了多种技术来控制空气污染并减轻其对人类健康和生态环境的不利影响,但依然有高能耗、高成本、二次污染易发、效率低等问题,因此开发清洁高效的空气污染控制技术具有重要现实意义。半导体光催化技术是一种极具发展前景的空气净化新兴技术,它不仅可以利用可再生太阳能,反应条件温和,而且可以实现高效去除和降解空气污染物的效果。虽然,TiO2类作为传统宽带隙光催化剂的典型代表,并在空气污染相关研究内容中获得了一些成效,但是存在光响应范围窄、二次毒副产物导致催化活性和稳定性差等问题,对实际工业化应用造成了阻碍。所以,针对这一关键科学问题,需进一步研发具有更强氧化还原能力的新型宽带隙光催化材料。由于其独特的结构、组成灵活性、以及成本低且易合成等优势,钙钛矿材料在光催化中受到了广泛关注。SrTiO3作为典型钙钛矿材料,本文将其作为研究对象,并针对在光催化应用中存在的问题,采用贵金属沉积、构建缺陷工程等方法对其进行调控,以达到提高光催化甲苯降解和一氧化氮（NO）净化的性能与稳定性的目的,阐明光催化过程中催化剂结构-催化活性-反应机理之间的内在关系,从而为钙钛矿材料对空气净化的研究提供新的见解。本文的主要研究内容如下:（1）为了探索结构差异对光催化效率的影响,通过水热法合成立方SrTiO3和四方Ca TiO3来说明结构和性能之间的关系。我们利用XRD、XPS、SEM、TEM、FT-IR等多种手段表征所制备催化剂的形貌、组成、光学、理化性质等。立方SrTiO3具备更小的颗粒尺寸,促进光生电子-空穴分离,加强对O2和H2O分子的吸附活化和活性氧物种（ROS）的生成,提高光催化甲苯降解效率。立方结构SrTiO3的催化活性达到80.0%,而Ca TiO3（20.0%）基本无活性。更重要的是,两种催化剂对反应物、中间产物以及终产物的吸附活化过程有明显差异,SrTiO3加快甲苯开环和矿化过程,降低了反应过程顺利转化所需的能量。（2）氧空位是提高光催化性能的有力策略之一。通过水热法制备的含氧缺陷SrTiO3,虽然促进了光生载流子的分离,但在可见光净化NO中易失活而导致效率降低,这大大限制了其实际应用。本研究通过一种简便的化学法将Ag纳米粒子引入用以修饰含氧空位SrTiO3,Ag金属修饰SrTiO3表现出比SrTiO3更高的光催化去除NO的活性和稳定性,改性催化剂的活性和稳定性比原始催化剂高出20%和30%。通过实验和DFT计算结合阐明光催化NO氧化过程的稳定性与氧空位直接相关。Ag修饰SrTiO3催化剂促进光生电子-空穴对的分离和转化,产生更多的活性自由基。而且,Ag金属纳米颗粒可以作为吸附活化反应物的活性位点,阻止反应物分子向氧空位进攻,遏制了氧空位的失活。结合原位红外和DFT计算,发现Ag修饰SrTiO3对产物有更大的吸附活化能。此外,发现Ag修饰SrTiO3上有新物种（NO+）的生成,可与更多活性自由基发生反应,促进了目标产物的形成和阻碍了有毒中间体的产生（例如NO2）。SrTiO3是一种典型宽带隙钙钛矿结构的光催化材料,具有紫外光响应且具有一定光催化性能。为扩宽其光响应范围,通过对催化剂进行改性,使其达到可见光响应。结合实验表征、原位红外技术和DFT计算,提出增强光催化活性和提高稳定性,并有效遏制中间有毒副产物积聚的新方法。系统而深入地阐明光催化净化污染物的反应机理,实现安全高效的空气污染净化。