随着全球工业化进程的日益加快,造成对能源需求的急剧增加,但目前全球范围内能源利用仍然以化石燃料为主,因此造成了此类不可再生能源快速消耗,同时也使CO2排放量急剧增加。开发新型清洁能源并减少大气中CO2含量对解决全球能源危机和环境问题具有重要意义。太阳能驱动CO2转化是一种理想的解决能源短缺并减缓温室效应的新技术。然而,线性结构的CO2分子由于其C=O键在通常状态下非常稳定,因而对其直接光还原面临巨大挑战。缺陷结构被证明可以有效捕获并活化CO2分子,降低反应的能垒,从而提高光催化还原CO2的效率。本论文通过在非晶氧化物半导体及三元氢氧化物光催化材料中构筑氧空位和受阻路易斯酸对活性位点,氧空位和受阻路易斯酸碱对可以有效地活化CO2分子,使其直接劈裂产生碳和氧气或者光还原为CH4。具体内容如下:（1）光致氧空位辅助CO2分解反应研究。本文通过液相还原法合成了非晶氧化物半导体α-Zn-Ge-O,利用光腐蚀原理,通过半导体材料中的光生空穴氧化非晶氧化物半导体α-Zn-Ge-O,使其产生氧空位（Oxygen Vacanices,OVs）,氧空位可以有效地捕获CO2中的氧原子使CO2发生活化,从而降低光催化还原CO2的反应能垒。同时因光生空穴持续氧化非晶半导体氧化物而释放O2,光催化材料中的光生电子则将CO2还原为单质C和O2。这一反应途径所需能量消耗较低,并且可以实现持续性光照分解气态分子产O2,是一种理想的密闭空间内移除气态氧化物分子供氧技术,在太空探索（比如载人宇宙飞行器）、海洋探索（比如水下载人勘探）、民防工程以及大型公共密闭空间内的生态系统构建方面具有潜在的应用前景。（2）受阻路易斯酸碱对活化CO2光还原研究。本文在氧空位活化CO2的基础上,通过水热法合成了三元金属氢氧化物CoGeO2（OH）2,利用光生空穴氧化光催化材料晶格羟基生成氧空位的方法,在CoGeO2（OH）2中引入氧空位,并由于电中性原理会形成配位不饱和的金属离子,可以作为路易斯酸位点,材料自身羟基作为路易斯碱位点,二者形成受阻路易斯酸碱对（Frustrated Lewis pairs,FLPs）,加速了 CO2活化,实现了高效的光催化CO2还原。此外,由于催化剂本身含有的羟基可以直接作为质子源参与催化反应,从而无需添加额外的质子源如H2O或者H2,因此降低了光催化CO2还原的反应能垒。同时,由于催化剂中的氧空位可以作为水分子的吸附解离位点,使在光催化反应过程中消耗的羟基可以在水汽环境下恢复,从而实现了材料表面晶格羟基作为固态质子源并可再生恢复的光催化CO2还原。