氨是合成化肥和各项化工产品的重要化学原料。工业上合成氨主要采用Haber-Bosch法,通过氮气和氢气在高温高压下反应获得氨,因此该方法会消耗大量的能源,同时会排放温室气体,威胁地球环境。随着能源的日趋短缺和环保的日渐严格,开发在温和条件下进行低污染、低成本的氨合成技术具有重要意义。而水和氮气在常温常压下经光催化反应可以生成氨和氧气,由于该反应具有低耗、清洁、绿色等优点,近几十年来一直是研究的热点。由于Ti O2具有稳定性高、无毒环保、来源丰富等优点,因此本文选取Ti O2作为光催化常温固氮反应的催化剂。但是Ti O2因其禁带宽度大、电子和空穴复合率高的缺点,会降低Ti O2的光催化固氮性能。而新型材料光子晶体可以弥补Ti O2的固有缺陷,提高其光催化性能,但目前尚未有将光子晶体与Ti O2复合用于光催化固氮的研究报道。基于此,本论文的研究内容如下:首先通过St?ber种子生长法合成一系列不同粒径的SiO2微球,利用扫描电镜（SEM）和动态光散射确定SiO2微球的粒径和单分散性。然后将其作为原料,采用垂直沉积法制备不同光子带隙的SiO2 Opal光子晶体,各项表征结果表明,组装的光子晶体有序度高。其次,采用旋涂法制备纳米晶Ti O2膜（nc-Ti O2）,将其用于光催化固氮反应中。在一定的反应条件下,以nc-Ti O2膜为催化剂,水和氮气反应10 h后,合成氨产量为3.15μmol/（40 cm~2 Ti O2）。将nc-Ti O2膜作为光催化剂循环使用3次,其依旧能够保持良好的反应活性。在此基础之上,考察了nc-Ti O2膜厚度对氨生成量的影响。结果表明,在实验范围内,随着nc-Ti O2厚度的增加,其光催化固氮效率逐渐提高,但是氨氮生成增量逐渐降低。最后,为了提高Ti O2的光催化固氮活性,将组装好的光子晶体与nc-Ti O2薄膜复合后,制得的nc-Ti O2/SiO2 Opal复合膜用于光催化固氮合成氨的反应中,研究光子晶体带隙位置对氨产量的影响以及光子晶体对不同厚度的nc-Ti O2膜反应性能的提升程度。结果表明,当nc-Ti O2/SiO2 Opal复合膜的带隙位置为380 nm,即与nc-Ti O2吸收边重合时,其光催化固氮合成氨的活性最高,氨的生成量是纯nc-Ti O2催化生成量的1.13倍,说明光子晶体的光学特性提高了Ti O2对光的吸收率,促进了光催化固氮反应。接着改变带隙位置为380 nm nc-Ti O2/SiO2 Opal复合膜中nc-Ti O2膜的厚度,制得两种不同厚度的复合膜。结果发现,光子晶体对厚度较小的nc-Ti O2膜的光催化固氮性能提升程度较大,与相同实验条件下厚度为0.61～0.88μm的nc-Ti O2单层膜相比,氨产量提高了48%。