NH₃是社会生产中不可或缺的化工产品。目前,工业合成氨仍然以耗能巨大,污染严重Haber-Bosch法为主,急需开发一种低能耗、低污染的固氮新工艺来替代。光催化固氮因为其节能、绿色环保的优势引起了科研人员的广泛关注。通过构筑活性位点提高N₂的吸附能力,是提高半导体材料光催化固氮性能的重要研究方向。Mo因对N₂的选择性较高,吸附和活化能力较强成为本文的研究对象。通过CASTEP对MoO₂和MoO₃进行了密度泛函理论理论计算,计算结果肯定了MoO₂作为光催化固氮材料的可行性且指出其氢化过程遵循远端/交替结合机制。通过原位碳还原法制备了MoO₂和MoO₃材料,对合成的材料进行了物相分析,结构与形貌表征和光学性能测试。测试结果表明MoO₂呈现粗糙表面结构的立方体外貌,粒径在1.5-2μm之间,具有较低的载流子复合率和较强的光响应能力。在不加入任何牺牲剂的情况下,利用靛酚蓝比色法检测MoO₂的产氨量,发现MoO₂的产氨率为88.33μmol·g^-1·h^-1,可以与贵金属相媲美,优于MoO₃。对照实验证明只有在光照和氮气同时存在的情况下MoO₂才具备光催化固氮活性。MoO₂具有较好固氮活性的原因归结于其中低价态Mo⁴⁺通过配位键的形式对N₂进行吸附和活化,提高了对N₂的选择性。同时,Mo⁴⁺的价电子可以反馈给N₂,降低了N₂的活化难度,从而实现材料在环境条件下高效的光催化固氮能力。对Na₂Mo₂O₇进行了密度泛函理论计算,根据结果预测其固氮性能逊于MoO₂,并推测造成这种差异的原因是钼离子的价态不同。采用原位碳还原法制备了纯相的Na₂Mo₂O₇催化材料,对Na₂Mo₂O₇进行了XRD,SEM,TEM,XPS,UV-vis,PL的表征和测试。测试结果表明Na₂Mo₂O₇的粒径大约为2μm,载流子迁移和分离能力及光学性能不及MoO₂。光催化固氮测试结果显示Na₂Mo₂O₇的产氨率为63.24μmol·g^-1·h^-1。分析MoO₂,Na₂Mo₂O₇和MoO₃的计算及实验结果证实了钼离子的价态是影响三种材料光催化固氮性能的主要因素。MoO₂中低价态的Mo⁴⁺的固氮活性和选择性高于Na₂Mo₂O₇和MoO₃中的高价态Mo⁶⁺。该结果表明,构筑低价态金属活性中心对实现环境条件下高效的光催化固氮能力具有重要意义。