NH3在储能、化工以及生物等领域都有着重要的应用。然而,N2分子由于高键能的特点导致其很难活化。因此,传统的Haber-Bosch法必须在高温和高压下合成NH3,每年会产生大量的温室气体和消耗大量能源。为了有效地控制环境污染,解决能源问题,开发高效、稳定和绿色的合成氨方案是研究人员的重要任务。太阳能是取之不尽的,它每年对地球表面的辐射能大约相当于140万亿吨煤燃烧的能量。它属于清洁可再生无污染能源,是未来最有希望促进人类快速发展的能源。光催化技术的应用为解决无污染合成氨提供了新的途径。但是在实际应用中,大多数半导体的带隙较宽,对可见光利用率较低,光生载流子和空穴复合严重等问题限制了半导体在光催化领域的应用。针对半导体以上的缺点,本文主要通过掺杂的方式构筑活性位点并调节能带结构来增强对可见光的利用率。研究了掺杂之后金属颗粒的大小、引起能带结构的变化、电子转移过程和光催化机理,其主要研究内容如下:1.引入缺陷能级和掺杂能级的能级工程并构建单位点异质结MOF基仿生催化剂为光催化固氮提供了新的机遇。成功地将Ru单原子负载到具有[Mo8O26（im）2]4-结构的Mo-MOF中,形成Ruδ+-O3-Mo3单位点异质结。将Ru~0掺杂能级和Mo5+缺陷能级同时引入到Mo-MOF的能带结构中,能够有效地增强了可见光吸收效率,最高可达到700 nm。Ru@Mo-MOF-tri具有更优的能带结构和较多的Ruδ+-O3-Mo3单位点,其光催化固氮活性明显高于Ru@Mo-MOF-mono和Ru@MoO3,光催化合成NH4+的产率可达到4.36 mg L-1。基于带有Mo5+的Ru@Mo-MOF-tri的结构的DFT计算证明,形成Ruδ+-O3-Mo3单位点导致费米能级上移,电子能量高,因此,它极大地降低了形成NNH*步骤的能垒。本工作获得的清晰的构效关系为设计新型高效的单位点异质结作为仿生光催化剂以及合理调控能带结构提供了线索,并综合了单原子金属和光敏MOF的优点。2.过渡金属与载体之间通常发生强金属-载体相互作用（SMSI）,增强了催化剂的活性和稳定性。通过构筑Ru量子点与g-C3N4纳米片之间的强相互作用可以显著提高光催化固氮性能。通过制备了一系列具有不同Ru负载量（1wt.%、3wt.%和5wt.%）的催化剂来探究SMSI与光催化固氮活性之间的关系。由于SMSI,Ru量子点（～3nm）不会团聚,并且电子会从g-C3N4转移到Ru导致活性物种Ru~0的形成。与纯g-C3N4相比,SMSI导致N2光催化还原产NH3的活性更好、更稳定。在氮气氛中,在没有牺牲剂的情况下,合成的RuCN-3催化剂的氨产率为20.55μmol g-~1 h-1。SMSI还可以保护活性位点,从而显着提高其催化稳定性。通过解出的能带结构,解释了光催化固氮的反应机理。该研究为光催化固氮提供了一种有前景且可持续的策略。