大气中二氧化碳的不断积累严重破坏了碳平衡,加剧了全球变暖,成为全球性挑战和紧迫问题,受自然光合作用的启发,惰性CO2的光催化还原为增值的碳化学物质,这种依靠光生电子和空穴在环境条件下触发许多化学键的裂解,被认为是一种可持续缓和能源需求和解决环境危机的方法。由于光吸收,载流子分离和表面CO2还原通常被认为是光催化还原CO2的关键步骤,因此开发设计催化剂的表面结构以使这些关键过程的得到优化非常重要。具有丰富的局部电子的表面缺陷可以促进捕获的界面电荷向被吸附物的转移,它作为反应中心的缺陷位点可以改变电荷密度分布,这会促使超薄纳米管上形成低配位边缘位点,稳定催化反应中间体,从而降低CO2光还原的反应能垒。相比于高温还原气氛处理引入的缺陷不可避免的会成为载体的复合中心,降低反应的活性,通过构建超薄结构的方法则更有利于超薄层中裸露的表面原子倾向于逃逸以形成缺陷,从而在导带中形成新的缺陷能级并扩展光响应范围,同时超薄结构缩短了从内部到表面的载流子扩散长度,可以抑制电子-空穴对的重组。溴氧化铋是将[Bi2O2]平板与双卤素平板交织在一起以形成的层状晶体结构,有利于获得超薄原子层结构以及具有高的层间电荷分离率,通过构建具有高浓度氧原子的溴氧化铋超薄结构易形成氧缺陷。本论文通过设计合成具有氧缺陷的Bi5O7Br、Bi4O5Br2超薄纳米管结构,用于光催化还原CO2活性研究,并使用透射电子显微镜（TEM）、电子能谱（XPS）、X-射线衍射（XRD）、紫外可见分光光度计（UV-Vis）、光电流响应和电化学阻抗谱等表征手段结合密度泛函理论计算分析催化剂的结构性质。通过原位傅里叶红外光谱（In situ FTIR）分析反应中间过程、最后通过表征结构性质和活性评价结果综合探讨光还原CO2的反应机制,主要研究如下:（1）使用一种简单直接的水热工艺一步制造氧缺陷型超薄Bi5O7Br纳米管。Bi5O7Br纳米管具有超薄的开孔管状支架形结构和丰富的表面氧空位,使其具有扩展的光吸附,增强的电荷分离以及增强的界面CO2吸附和活化的特性。密度泛函计算表明,Bi5O7Br表面氧空位的存在不仅可以提供大量的局部电子,并通过稳定还原中间体来降低CO2反应的能垒,而且具有更强的共价相互作用和更有效的电子在CO2之间的交换和转移。在没有任何助催化剂以及牺牲剂的条件下,具有氧缺陷的Bi5O7Br纳米管表现出优异的CO释放速率,为55.1μmol g-1 h-1,比块状Bi5O7Br约高85.5倍,优于大多数以前报道的出色光催化剂。（2）通过使用乙二醇和水伴随表面活性剂的混和体系,简单水热一步制备出不同氧空位浓度的Bi4O5Br2纳米管。制备的纳米管结构可以增大材料的比表面积,DFT计算表明氧空位的引入改变能带结构,扩大光吸收,光电流和PL谱结果证明,氧空位浓度高有利于增强电荷分离以及减小界面电阻,在没有任何助催化剂或牺牲剂的条件下,不同氧空位浓度Bi4O5Br2纳米管表现出具有差异的CO释放速率,分别为19.56μmol g-1 h-1和7.8μmol g-1 h-1,氧空位浓度高Bi4O5Br2纳米管的具有更好的光还原CO2活性。