太阳能是储量最丰富的新型清洁能源,提高其利用效率是长期以来人们的研究重点和热点。表面等离子体共振（SPR）效应,表现为特定纳米结构对光子能量的强吸收作用,基于该效应可将低密度的太阳能转换为化学能,是太阳能利用的一条重要途径。表面等离子体光催化具有鲜明的特征:基于SPR效应的量子效率与光强存在超线性关系,从而有望获得显著提高的光-化学转换效率。然而,由于受光激发产生的热载流子绝大多数会经历极快的能量弛豫过程,并最终转化成热能,导致热载流子利用率低以及光催化效率低。因此,基于SPR效应实现光化学转换仍存在量子效率低、光催化反应机制不明确等问题,限制了表面等离子体光催化效率的进一步提升。基于此,提高热载流子利用率并阐明SPR增强催化反应机制,是实现高效等离子体光催化的关键。考虑到化学法合成的纳米催化剂多具有形貌不均一性和颗粒间组分差异,限制了对SPR效应及其催化作用机制的研究;与此同时,传统催化研究的对象往往是包含大量纳米颗粒的宏观体系,忽略了掩盖在平均下具有差异的个体性质。而单颗粒光谱技术,可在单个纳米颗粒尺度上揭示热载流子传输机制和催化反应机制,为理解单颗粒水平构效关系、以及设计新型高效等离子体光催化剂提供了重要研究手段。本论文,针对表面等离子体光催化量子效率低以及催化机制不明确等问题,通过构建双金属等离激元吸光中心以及杂化体系的结构优化设计,提升了 SPR捕光能力和热载流子分离能力,拓展了 Cu基等离子体光催化体系,基于单颗粒光谱技术揭示了 SPR诱导水活化机制以及硝基苯加氢机制,实现了等离子体增强催化效率的提升。（1）SPR材料构建方面:通过引入双金属等离激元吸光中心（Ag@Au）和激光诱导表面原子重排,抑制了催化活性金属对SPR的屏蔽效应,提升了体系SPR捕光能力和热载流子分离能力;基于合金化策略构建了 CuAg合金等离子体光催化材料,提升了 Cu基SPR材料的稳定性和捕光能力。（2）SPR催化机制研究方面:在单颗粒/单分子水平上阐明了杂化SPR金属/吸附分子间的界面相互作用,揭示了催化剂与吸附分子间的能量转移机制。通过监测单个纳米催化剂表面产物生成速率,在单颗粒水平上揭示了 SPR诱导的非竞争吸附机制;提出了基于SPR效应驱动水分子活化的策略,阐明了热载流子对水分子的活化机制,揭示了甲酸为氢供体的硝基苯加氢催化机制。具体内容如下:（1）针对SPR金属本身催化活性低及内部热载流子易复合等问题,通过构建双金属等离激元吸光中心以及杂化体系的结构优化设计,提升了 SPR捕光能力和热载流子分离能力。通过晶种法合成了 Pd-dotted Ag@Au核壳六角纳米片,实现了 Pd纳米阵列在双金属等离激元Ag@Au核/壳六角纳米片（HNPs）上的岛状生长。该结构可同时作为催化活性位点和高效吸光中心,并表现出优异的催化性能（1062 h-1）。进一步,针对晶种合成法操作复杂、重复性差等问题,提出了一种优化等离子体杂化材料的新方法,通过激光诱导重塑技术合成了一种新型的Pt-Au双金属纳米结构（L-Pt-Au NRs）,提升了其催化性能。（2）针对贵金属SPR材料价格高昂和稀缺等问题,通过合金化策略,构建了 Cu基合金等离子体光催化体系。通过一锅法合成了 CuAg合金纳米结构,在单颗粒水平上证实并提升了 Cu基纳米材料的稳定性和SPR吸光特性,实现了优异的硼烷氨催化脱氢反应,基于单颗粒光谱技术,揭示了热电子-空穴对、光致热效应和光致局域场增强等机制对等离激元增强硼烷氨甲醇解的贡献。（3）进一步,借助单颗粒光谱技术,在单颗粒/分子水平上原位研究了光催化剂/吸附分子间的界面相互作用。i)通过监测单个纳米催化剂表面产物生成速率,证实了热电子参与反应可导致催化机理的转变,即暗处进行的竞争吸附机制转变为光照条件下的非竞争吸附机制,进而在单颗粒水平上揭示了 SPR诱导的非竞争吸附机制,避免了反应物浓度升高导致的催化速率衰减。ii)提出了基于SPR效应驱动水分子活化的策略,基于单颗粒光谱技术,阐明了热载流子对水分子的活化机制并提供了直接证据;ⅲ)在单颗粒水平上原位研究了 SPR诱导的有机串联反应（甲酸作为氢供体的硝基苯加氢）机制,监测了甲酸、硝基苯以及Pd-Au纳米棒三者间的界面相互作用,揭示了甲酸为氢供体的硝基苯加氢催化机制,借助SPR效应在温和条件下实现了高选择性硝基苯加氢合成苯胺。最后,我们对本论文研究内容进行了全面的总结与展望。