氨（NH₃）是一种现代社会必需的化学物质。目前，工业上合成NH₃仍然采用的是Haber-Bosch过程，即以H₂和N₂为反应物在铁基催化剂的作用下于高温（400-600 ^oC）高压（20-40 Mpa）下将N₂转化为NH₃。然而，其效率只有10%-15%，同时造成大量的能源消耗，而且CO₂排放不可避免。开发构建可持续发展的清洁友好的新能源体系是解决能源危机和环境污染问题、实现碳达峰和碳中和的关键战略。半导体光（电）催化固氮可以利用绿色无污染的太阳能制取重要的基础化工原料氨，有望代替传统的化工制氨工艺，解决其能源消耗严重和环境污染的问题。本文概述了光（电）催化固氮反应及其影响因素、光催化、电催化和光电催化固氮反应实验装置与基本特征、光（电）催化固氮反应催化剂研究进展、光电催化固氮反应机理，着重论述了半导体光催化剂、光（电）催化固氮体系以及光催化固氮机理的最新进展，并对太阳能光催化固氮技术加以评述和展望。

一氧化氮（NO）通常来自汽车尾气和工业烟气，是最严重的空气污染物之一。为解决这一问题，电催化一氧化氮还原反应（NORR）被提出，其不仅能去除NO大气污染物，还能产生有价值的氨（NH₃）。因此，通过对Fe₃C纳米晶体进行改性，制备的Fe₃C/C-900样品在常温常压条件下可作为高效NORR催化剂。电化学测试结果表明，Fe₃C/C-900催化剂在-0.8 V（vs. RHE）时的合成NH₃法拉第效率为76.5%，在-1.2 V（vs. RHE）时的NH₃产率为177.5 μmol·h^-1·cm^-2。同时，其在长时间电解过程中，也能保持稳定的NORR活性。此外，我们将Fe₃C/C-900的高NORR特性归因于两个方面：一方面，Fe₃C纳米晶体的内在活性，包括降低决速步骤（*NOH→*N）能垒和抑制氢析出副反应；另一方面，多孔碳基底有利于活性成分的分散、气态NO反应物的有效吸附和液态NH₃产物的释放。

含尿素废水的转化制取清洁氢能技术日益受到关注，但尿素氧化反应（UOR）仍面临催化动力学迟缓和长期稳定性不足的挑战。本研究通过电化学重构CoP纳米针前驱体，在碳纤维纸（CFP）上构建了具有亲水表面和丰富氧空位（O_v）的松散多孔CoOOH纳米结构（CoOOH LPNAs）。该三维电极在1000 mA·cm⁻²电流密度下展现出1.38 V（vs. RHE）的低电位和优异的UOR耐久性。在阴离子交换膜（AEM）电解槽中，工业级尿素辅助水分解仅需1.53 V即可实现1000 mA·cm⁻²的电流密度，并稳定运行100小时无衰减。实验与理论研究表明，丰富的氧空位能够有效调控CoOOH的电子结构并且产生Co原子相互靠近的独特Co₃三角活性位点。这种协同作用精确调控了反应物及中间产物的吸附-脱附过程，显著降低了UOR的热力学能垒。此外，超亲水自支撑纳米阵列结构促进了反应过程中气体气泡的快速脱附，既提升了整体反应效率，又避免了气泡堆积引发的催化剂剥离问题，从而在高电流密度下同时实现了催化活性和稳定性的双重提升。