氨（NH3）是氮循环中重要中间体,对工农业的发展也起着至关重要的作用。而主流Haber-Bosch工艺合成NH3依赖高温和高压（300-500℃,150-300 atm）,导致了全球1%以上的能源消耗和1.6%的二氧化碳排放。因此,发展太阳能驱动的催化合成氨工艺是当今绿色可持续能源的重要需求。传统的光催化氮气（N2）合成NH3过程,由于N2极稳定的三键结构(N≡N键的键能:940.95 k J mol-1)导致了N2分子难被有效活化和加氢,从而导致了较低的合成NH3效率。针对以上科学问题,设计新型催化反应体系促进N2分子在材料表面的活化和加氢来提高光催化合成NH3效率成为一种新的合成NH3途径。基于此,本论文设计了氧化还原耦合过程催化空气（N2和O2）直接合成NH3的新催化反应路径,构建了缺陷修饰的二维OVR-Cu Co-MOFs和OVs-Co Bi-MOFs纳米片,并考察了其光催化合成NH3性能。同时,对MOFs纳米片表面缺陷位点对光生电荷激发、分离、迁移过程,动力学及催化反应机制进行深入探讨,并借助原位红外光谱、理论模拟计算等方法分析了光催化空气合成NH3的反应机制。主要研究结果如下:（1）采用简单的一步水热法构筑了高浓度氧空位修饰的双金属OVR-Cu Co-MOFs超薄纳米片并应用于光催化空气合成NH3。形貌表征结果表明,OVR-Cu Co-MOFs NS呈现超薄纳米片形貌且其双金属（Cu和Co）节点均匀排布,且含有丰富的表面氧空位。理化性质和光电表征结果表明,OVR-Cu Co-MOFs NS上高浓度的氧空位不仅可作为N2的化学吸附和反应位点,还可以延长光生载流子寿命（τ=1.22 ns）、提高太阳光利用率（14.21%）、增强光电流强度（60μA）等。在可见光照射（λ>400 nm）和模拟空气条件下,OVR-Cu Co-MOFs催化剂表现出优异的合成NH3性能(280.26μmol g-1cat h-1),是纯N2条件下的4.6倍。DFT结果表明,不同于传统的N2还原合成NH3反应路径（*N2→*NH→NH3）,直接催化空气合成NH3的反应路径为N2→*NO→NH3。以*NO为活性中间体,可以有效降低其N2活化和后续加氢的活化能,进而提升了合成NH3效率。（2）为进一步提高催化空气合成NH3的性能,通过简单的一步水热法合成丰富氧缺陷修饰的二维OVs-Co Bi-MOFs纳米片。系统微观形貌和结构表征结果表明,OVs-Co Bi-MOFs呈现二维纳米片形貌,双金属节点均匀分散（Co和Bi元素）,且催化剂表面拥有丰富的氧空位。通过光电性能表征,氧空位可增强可见光响应和改善光生载流子迁移,其中675 nm波长处可见光吸收峰和475 nm波长处的光生载流子重组峰。在λ>420 nm波长可见光照射下,OVs-Co Bi-MOFs纳米片展示出最优NH3产率为173μmol g-1cat h-1是标准光谱（AM 1.5）的1.3倍、模拟空气条件下的1.5倍。原位红外光谱表明,直接催化空气合成NH3机制为:*N2→*NO→NH3。*NO作为中间产物可加速空气中N2活化和后续加氢过程并有效提升产NH3性能。综上,本论文设计了新型直接催化空气合成氨的反应路径,通过耦合氧化还原过程合成氨,以*NO为活性中间体,降低了N2活化和后续加氢的能量。为绿色合成氨工艺提供了新思路。