光催化析氢和电催化CO₂还原为有用的碳基燃料是缓解环境污染和能源危机的有效途径。然而,目前研究的光催化剂通常存在着无法高效利用太阳光和难以实现光学性质可调控的问题;电催化CO₂还原的催化剂也面临着选择性差,难以得到乙醇等多碳产物的难题。而一维金属/金属或金属/半导体纳米材料因其高比表面积和快速电子传输特性能够显著增强催化反应的活性和选择性;同时,一维异质结纳米材料可以通过控制其长度或长径比而有效调控光学响应,为波长选择性催化提供了前提条件。在一维金属异质结纳米材料表面修饰半导体形成一维金属/半导体异质结不仅能够调节相邻原子的电子结构,从而影响限速反应中间体的能量势垒,而且金属和半导体的协同作用会使界面处呈现出独特的化学性质。本论文首先合成了Ag-Au-Ag异质结纳米棒,之后将其表面硫化得到Au-Ag/Ag₂S异质结纳米棒。将制备的Ag-Au-Ag和Au-Ag/Ag₂S异质结纳米棒用于光催化析氢和电催化CO₂还原反应。本论文的主要研究成果如下:1、首次实现了Ag-Au-Ag异质结纳米棒的一步法水相合成,通过控制反应压力可以控制纳米棒的长度,同时实现了纳米棒在500¹000 nm范围内有着可调的纵向等离子体共振峰。通过硫化反应可以将Ag-Au-Ag异质结纳米棒进一步转化为Au-Ag/Ag₂S异质结纳米棒,该材料能够扩大对太阳光的吸收范围。2、Ag-Au-Ag异质结纳米棒具备波长选择性催化性能,在用靠近等离子体峰的波长光照射时会得到最佳的催化性能。Au-Ag/Ag₂S异质结纳米棒在326¹100 nm范围内有着很好的太阳光捕获能力以及优越的电子-空穴分离能力,进而呈现出更好的光催化析氢能力,是单金属Ag纳米线的2.7倍,我们通过拉曼光谱、时间-电流曲线等从光电和光热的角度进一步探究了金属/半导体异质结光催化活性增强机理。3、Ag-Au-Ag和Au-Ag/Ag₂S异质结纳米棒都可以将CO₂还原为甲醇和乙醇,其中Au-Ag/Ag₂S异质结纳米棒能够显著提升CO₂还原为乙醇的能力,乙醇的法拉第效率达到74%。通过构建不同界面作对比以及密度泛函理论计算等方式证明,Au/Ag尤其是Au/Ag₂S界面,能够促进C-C耦合,稳定中间产物,为乙醇的生成提供了关键条件。