随着全球化石燃料的持续消耗,大气中二氧化碳（CO2）浓度逐年递增,导致严重的能源危机和环境污染问题。利用太阳能将CO2转化为一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）等高附加值燃料或化工原料被认为是缓解上述问题的有效途径之一。然而,由于CO2分子具有高度稳定性,且其光催化资源化过程中通常伴随析氢等竞争反应的发生,现有光催化CO2转化体系仍面临活性低和选择性差等关键问题。尤其是在工业废气等低CO2浓度气氛（3%-15%）中,实现CO2分子的高效吸附和光转化极具挑战。构建兼具高活性和理想选择性的光催化CO2转化体系的关键在于催化剂的孔和活性位结构的理性设计。金属有机骨架（MOFs）是一类由金属离子和有机配体自组装形成的多孔材料,具有易调控、结构多样等特点。以MOFs为前驱体可设计制备出具有独特形貌和可调变金属位点的多孔材料,因而在光催化领域展示出巨大潜力。基于以上背景,本文以钴基MOFs为前体,设计制备了两种具有新颖的双金属位点催化剂,并将其应用于光催化CO2还原转化制合成气。在此基础上,揭示催化剂结构和性质与光催化CO2还原活性及产物选择性之间的关联规律,并从原子层面上探索相应的反应机理。论文主要研究内容和结果如下:提出一种ZIF-67介导的自模板策略,制备具有均匀分散Ni-Co双催化活性位的Ni掺杂Co3O4超薄纳米片组装双空纳米管（Ni-Co3O4NSDHN）,并将其应用于光催化CO2还原制合成气反应。实验结果表明,Ni-Co3O4NSDHN材料在低浓度CO2（10%CO2/Ar,典型的燃煤电站废气CO2浓度）光催化反应体系中展现出高达254.3 mmol g-1 h-1（CO和H2选择性分别为51.8%和48.2%）的合成气生成速率和3.7%的表观量子产率。该催化性能不仅超过已报道的低浓度CO2光催化还原体系,还优于大多高纯CO2气氛光催化体系。通过调节Ni原子的掺入量,可以实现合成气CO/H2比例的大范围调节（由1:10至10:1）。值得一提的是,在自然光辐射下体系中合成气生成速率仍能维持在高水平,为471.6 mmol g-1 h-1。准原位X射线光电子能谱（quasi in-situ XPS）和密度泛函理论计算（DFT）揭示了CO2分子在Ni-Co3O4 NSDHN光催化体系中的双位点吸附和活化过程。进一步的原位光谱和轨道理论计算结果证明,Ni-Co双位点的d轨道通过相互作用可以增加dxz/dyz-2π*和dz2-5σ反键轨道中的电子,从而降低材料与*CO反应中间体的吸附亲和力并且将*H的吸附位由金属位点转变为氧位点。同时,Ni-Co3O4 NSDHN的双空纳米管超结构能够提高Ni-Co活性位可及性并缩短光生载流子迁移距离。基于上述研究基础,本文发展气相沉积策略制备得到氮碳中空纳米棒负载Co Pt双位点（Co Pt/NC HNR）光催化剂。所制备催化剂在光催化CO2转化反应中表现出优异的性能,合成气生成速率达67.6 mmol g-1 h-1（CO和H2选择性分别为71%和29%）。此外随着Pt沉积量的增加,光催化剂能在维持CO高产率的同时线性提高H2产率,表明Pt位点在H2生成过程起到关键作用。