伴随着全球的工业化发展,化石能源的消耗所带来的环境污染与资源短缺成为了当今社会与经济发展中的最大障碍之一。其中,过量二氧化碳（CO2）排放所导致的温室效应,对于气候、环境、经济等都带来了重大影响。因此科学家们关注于CO2的资源利用,而基于太阳能的光催化和光热催化CO2还原也成为研究热点之一。在诸多催化剂中,二氧化钛（TiO2）因其成本低廉和安全无毒的优势成为最具发展潜力的催化剂之一。但由于其自身的禁带宽度大（3.2 e V）、光吸收能力低、光生载流子易复合等问题,阻碍了该催化剂在光催化CO2还原领域内的应用与发展。而通过构建氧缺陷的方式对TiO2的能带结构进行调控,增强材料的光吸收和载流子分离能力,是提高材料光催化效率的有效方法。但是如何精准调控材料的氧空位浓度依然值得探究。本论文探究了针对TiO2的氧空位浓度调控方法,并以吸附金属离子和光热还原的方式实现了在富氧空位的TiOx上负载金属,并研究了其在光催化和光热催化CO2还原的性能。具体研究内容如下:（1）激光构建富氧空位TiOx纳米颗粒及其氧空位浓度的调控:通过在缺氧条件下激光轰击金属钛靶材,利用激光脉冲宽度窄、峰值功率高的特点,成功获得富含氧缺陷的TiOx纳米颗粒。通过调控激光制备过程中,密闭容器内的氧气浓度实现了对于氧空位浓度的调控。并在后续的测试表征中证实,通过激光轰击所制备的富氧空位TiOx样品具有超小粒径和高比表面积,且明显增强了材料的光吸收能力。在光催化CO2还原的测试中,0.7%O2-TiOx样品具有良好的光催化CO2还原能力,一氧化碳（CO）产率为154.53μmol g-1 h-1,是在富氧条件下所制备的无缺陷TiO2样品的3.4倍,是商业TiO2（P25）的3.75倍。（2）制备Pt-TiOx纳米颗粒用于光催化CO2还原:在富氧空位TiOx样品的基础上,通过浸渍吸附和激光热还原的方法,在TiOx纳米颗粒上负载Pt金属粒子,成功制备PtTiOx纳米颗粒。在密闭体系下,通过光催化CO2还原的测试发现,相对于基底TiOx纳米颗粒,Pt-TiOx样品产物的选择性发生改变为更具经济价值的甲烷（CH4）,且产率达到305.35μmol g-1 h-1。可证明Pt可作为光催化体系中的助催化剂和加氢活性位点,提升材料的光催化CO2加氢活性。（3）制备Ru-TiOx纳米颗粒用于光热催化CO2还原:由于光催化CO2还原性能的局限性,结合光催化和热催化两种能源的光热催化在CO2还原领域更具优势。在此工作中,通过浸渍吸附和光热还原的方式,成功制备了Ru-TiOx纳米颗粒。在光热催化CO2还原的测试中,材料具有优异的CO2还原性能和CH4选择性（99.99%）,在1 W·cm-2的氙灯辐照下甲烷产率可达15.8 mmol g-1 h-1。为拓展材料在光热催化领域内的实际应用,以真实阳光作为催化反应的光源和热源进行连续7天（每日11:00-12:00测试）的光热催化CO2还原性能测试,该材料依然具有良好的催化性能（无云天气约1 mmol g-1 h-1）和较好的稳定性。证实了激光轰击合成的Ru-TiOx体系在CO2加氢光热催化方面具有潜在的实际应用价值。