燃料电池可以将燃料中的化学能直接转化为电能,被视为21世纪洁净能源技术的首选。然而燃料电池商业化仍面临诸多挑战,如氢氧燃料电池氢源问题、醇类燃料电池电极反应动力学速率慢等。针对上述问题,本论文拟通过太阳能光催化和光电催化的途径加以解决。对光催化水分解制氢反应,提出利用能带调控和界面工程策略,着力解决光生电子-空穴对易复合、催化效率低的问题;对直接醇燃料电池,重点解决小分子醇阳极氧化动力学缓慢的问题,提出光电协同催化小分子醇电氧化的策略。借助谱学显微技术、电化学技术并结合密度泛函理论计算（DFT）,深入研究了催化剂的微观结构与其催化行为之间的关系。主要研究内容如下:（1）采用一步磷化法制备了CoP量子点负载的间隙P掺杂的g-C3N4纳米片（CoPQD/P-g-C3N4）,该催化剂在可见光下对水分解产氢和污染物降解均表现出优异的光催化活性,可作为氧化和还原双功能催化剂。以CoPQD/P-g-C3N4为光催化剂,水分解最高产氢速率达到724μmol g-1 h-1,与同载量Pt基催化剂相比（321μmol g-1 h-1）,产氢速率提升一倍以上,在连续15 h的寿命测试中,表现出良好稳定性;而且CoPQD/P-g-C3N4在较短的时间内就可以完成对罗丹明B（20 min）和甲基橙（50 min）的降解。通过对CoPQD/P-g-C3N4复合光催化剂的构效关系进行研究,表明光催化性能较高的主要原因是由于异质结的能带匹配以及Co-P界面键形成的紧密界面,有利于光生电荷的分离和转移。（2）通过乙二醇还原法,制备得到半导体WO3纳米立方体负载的PtRu合金催化剂。所制备的PtRu-WO3对甲醇、乙醇和乙二醇都显示出良好的光电催化活性。光的引入显著降低了上述醇类电氧化反应（AOR）的起始电位,醇类氧化的电流也得到显著提高。相比无光条件下,AOR起始电位负移约100 mV,峰电流密度提高了3～5倍。将此催化剂应用到光辅助的直接醇类燃料电池中,其最大功率密度为11.1 mW mg-1_Pt,是无光条件下的23.8倍(0.47 mW mg-1_Pt)。动力学研究结果表明,光的引入降低了醇类电氧化的活化能和反应过程中电荷转移阻力,并有利于反应过程中强吸附物种的氧化脱除,从而促进了醇类分子的电催化氧化。