氨（NH₃）是世界上产量最大的化工产品之一,在全球经济中占有重要地位,目前,全球氨产量约为2亿吨/年。由于传统Haber-Bosch合成氨工艺能耗高、CO₂排放量大,因此,寻找一种绿色环保、低能耗的合成氨方法对国民经济的可持续性发展具有重要意义。为了促进N₂还原生成NH₃的反应,人们探索了各种方法,包括生化、电化学、光催化和光电化学。其中,光电催化技术因其兼具光催化和电催化技术的优点而备受青睐。通过电催化、光催化的方法将自然界廉价的小分子N₂转化为有高附加值的化学品NH₃,实现能量的高效转化,是发展新能源技术的可行路径之一。但是性能优异的电催化剂往往采用贵金属作为电催化剂材料,昂贵的成本限制了其工业化的应用。而光催化的方法虽然廉价、清洁、无污染,但是单一的光催化剂难以达到预期的催化效率,目前同样难以实现工业化。本文的目的在于集合光催化和电催化的优点,通过选取的较为廉价的催化剂材料,以期实现光电催化合成氨反应中能量的高效转化。本论文采用碳布（CC）上原位生长富氧缺陷的TiO_2-x纳米纤维,考察氧缺陷的种类和浓度对其固氮性能的影响;选取BiOBr和MoS₂量子点（QDs）与TiO_2-x形成复合电极,运用XRD、SEM、TEM、XPS、Raman、UV-Vis DRS、PL、电化学等手段,系统研究了电极材料的组成、结构及其固液相光电催化固氮性能之关系。主要的内容和结果如下:（1）低温水热法在碳布上原位生长富氧缺陷的TiO_2-x纳米纤维,并通过改变热处理温度调控样品表面的氧缺陷浓度。结果表明,氧缺陷在TiO₂导带底下方引入杂质Ti³⁺能级,提高了TiO_2-x/CC电极对可见光的吸收能力,光生电子-空穴对的分离效率明显提高,电极表面Ti³⁺浓度的升高有利于N₂分子的吸附及活化,增强了电极的光电催化合成氨能力。热处理温度为100oC时,TiO_2-x/CC电极的催化固氮活性达到最佳。可见光辐照（λ>420 nm）、-0.9 V（vs.RHE）偏压下,电极的产氨速率为4.47μg·h^-1·cm^-2。（2）通过溶剂热法在TiO_2-x/CC电极表面复合含氧缺陷的BiO_1-xBr纳米花簇。形成BiO_1-xBr和TiO_2-x双光子中心,拓宽了电极的光响应范围。BiO_1-xBr/TiO_2-x异质结为载流子分离和界面传输提供了有效的电子转移通道,有利于增强对N₂分子的吸附与活化。当表面Bi/Ti原子比为0.42时,BiO_1-xBr/TiO_2-x/CC电极的催化固氮活性达到最佳。可见光辐照（λ>420 nm）、-0.8 V（vs.RHE）偏压下,电极的产氨速率为8.42μg·h^-1·cm^-2,是TiO_2-x/CC的1.88倍。（3）采用水热法合成MoS₂ QDs,并负载于TiO_2-x/CC电极表面。MoS₂ QDs显著提高了TiO_2-x/CC的载流子分离效率,电极表面的电流密度明显增加。作为催化助剂,MoS₂ QDs为N₂分子的吸附与还原提供了活性位点,极大地提高了电极的光电催化活性。当表面Mo/Ti原子比为0.02时,MoS₂/TiO_2-x/CC电极的固氮活性达到最佳。可见光辐照（λ>420 nm）、-0.7 V（vs.RHE）偏压下,电极的产氨速率为19.98μg·h^-1·cm^-2,是TiO_2-x/CC的4.47倍。