伴随世界工业的迅猛发展,以煤、石油和天然气为代表的化石能源被迅速消耗致使CO₂在大气中的含量急剧增加,破坏了地球碳循环平衡并带来一系列环境问题。生物质和CO₂作为地球上重要的两大碳基物质,两者之间的相互转化是自然界碳循环的重要环节,二者兼具清洁、分布广泛以及可再生的特点,是理想的碳资源。因此,如果能够对其进行有效的资源化利用制备高附加值化学品和燃料,将有助于减少对化石能源的依赖,同时降低大气CO₂浓度,构建平衡地球碳循环。然而,现有生物质和CO₂的主要转化技术需要依赖大量附加能源的消耗。因此,探寻合适的清洁能源驱动转化生物质和CO₂成为开发两者资源化利用新方法的关键。太阳能作为分布广泛、储量丰富、清洁环保的绿色能源,如果能够利用太阳能作为生物质和CO₂转化过程中的驱动能,将可以同时解决环境污染以及能源危机问题。本论文以光能作为驱动能,对生物质和CO₂进行针对性转化制备高附加值化学品以及燃料,探索开发光能驱动转化生物质和CO₂的新方法。本论文主要研究内容以及结论如下:首先,以纳米TiO₂为光催化剂,利用半导体的光-电效应对葡萄糖进行光催化氧化制备甲酸。结果表明,葡萄糖在TiO₂的光-电效应作用下可以转化为甲酸,且通过改变溶液体系OH^-浓度可以调控甲酸收率。OH^-的引入在有效促进葡萄糖光催化转化的同时可以抑制产物甲酸的进一步氧化矿化,提高甲酸的产率。在最优条件下,葡萄糖可以完全转化并得到最高甲酸产率33.1%。在进一步以纤维素为原料的实验中,利用水解-光催化两步法可以有效转化纤维素并得到9.6%甲酸产率。利用光催化氧化法及反应条件的简便调控,可实现初级生物质转化为甲酸;随后,基于在光催化氧化葡萄糖过程中伴有大量副产物乳酸形成的发现,制备了碳纳米管/水滑石（CNT/LDHs）复合材料并利用其光热效应驱动葡萄糖转化产乳酸。结果表明,在光照条件下,复合材料中CNT组分能够进行有效光热转化提升反应体系温度,而LDHs组分能够显著改善CNT在水中的分散性从而协同促进葡萄糖转化产乳酸。在最优反应条件下,利用CNT/LDHs可以对葡萄糖实现有效转化并得到88.6%乳酸产率。最后,通过对比实验以及产物分析,对光热转化葡萄糖产乳酸进行了反应路径研究;然后,在光能驱动转化葡萄糖研究的工作基础上,针对CO₂相对惰性不活泼的限制,以TiO₂为载体制备贵金属负载催化剂,尝试协同利用催化剂的光-电效应以及光-热效应驱动CO₂模型化合物HCO₃^-转化产甲酸。结果表明,制备的Pd/TiO₂催化剂可以对HCO₃^-进行有效光驱动转化,在最优条件下可以获得68.3%的最高甲酸产率。通过紫外-可见漫反射光谱分析可以发现Pd纳米颗粒的局域表面等离子体共振效应（LSPR）可以显著增强催化剂的光谱响应能力提高光能利用率,5wt%Pd/TiO₂催化剂的光热转化效率达到30.9%。此外,以半导体材料TiO₂作为载体制备Pd负载催化剂时,Pd纳米颗粒与TiO₂之间形成有效载流子传输,从而促进HCO₃^-的还原;最后,为进一步加强催化剂的光热转化能力以及催化剂对底物的吸附能力,论文使用Black TiO₂为载体合成Ru/Black TiO₂,并以Ru/Black TiO₂为催化剂对CO₂进行光驱动催化甲烷化。结果表明,Ru/Black TiO₂能够有效光驱动催化CO₂转化,在最优条件下可获得93.8%的甲烷产率。通过XPS等表征手段观察到高温还原制备所得的Black TiO₂伴有氧空穴形成,而氧空穴的存在将可提高Ru/Black TiO₂对CO₂的吸附能力从而改善催化活性。此外,Black TiO₂相较于TiO₂能够进行更有效的光热转化从而促进CO₂甲烷化,2 wt%Ru/Black TiO₂的光热转化效率达到37.9%。对Ru/Black TiO₂而言,增强的CO₂吸附能力以及光热转化效应可以协同促进光能驱动CO₂还原产甲烷。