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由化石燃料和汽车尾气燃烧产生的一氧化氮（NOx）是光化学烟雾的主要前体。来自工业排放物的高浓度NOx可以通过常规技术处理,包括物理吸附,生物过滤和热催化方法。然而,这些在室内和室外大气环境中消除ppb级的NOx水平在经济和技术上仍是不可行的,传统技术的后处理和再生问题尚未解决。此外,在过去几年中,甲苯被用作苯的替代品,用于粘合剂和涂料的有机溶剂,很可能从建筑材料排放到室内环境,对当今的生活产生了重大影响,对人类健康造成严重损害,如病态建筑综合症,甚至是光化学烟雾等环境污染。可见光驱动的光催化技术作为一种环境友好的绿色技术能将低密度的太阳光能转化为高密度的化学能和电能,可实现温和条件下将NOX氧化为终产物NO3-,NO3-通过水洗或者雨水冲刷转移至液相而被去除,而甲苯则被彻底矿化成CO2和H2O,在低浓度空气污染治理中展现出广阔应用前景。光催化气体污染物氧化去除是一个典型的气固相催化反应,在气固相催化反应过程中反应物被催化剂表面活性中心吸附和在表面活性中心上进行反应这两个步骤是速度控制步骤,直接制约着反应的效率。基于此,对催化剂进行电子结构的调控以增强污染物分子在催化剂表面的吸附活化显得尤为重要。因此,在本文中我们通过3种不同的电子结构调控方案对催化剂进行改性,以增强催化剂对污染气体分子以及O2、H2O分子的吸附活化。首先,对于无机晶体材料BiOBr,通过在（010）原子交替暴露面上构造氧缺陷并在其表面负载等离子体金属Bi单质大幅提高了其催化氧化NO的性能。Bi单质@缺陷型BiOBr上的电荷转移途径与原始BiOBr上的电荷转移途径有显着差异。Bi单质既用作电子导体又用作电子供体,这提高了电子空穴分离效率。氧空位提供中间能级以促进捕获的电荷载体转移到吸附的O2并产生·O2-自由基。由于Bi单质和OVs在电荷分离和O2活化中的协同作用,Bi单质@缺陷型BiOBr的光催化性能显着提高。对于二维无机催化剂g-C3N4,通过层间掺杂Sr原子,建立了垂直电荷通道;光吸收能力和电荷分离效率得到加快。最重要的是,在CN-Sr上构建了电子局域化,导致CN层表面的电子分布不均匀。最终,O2分子,NO污染物和中间产物可以与催化剂交换电子并被激活以产生更多的自由基和目标产物。结合原位DRIFTS和DFT模拟结果,我们发现一旦NO和中间体在CN-Sr表面上接触,它就会被吸附在表面上并传递电子到CN-Sr的低电子密度区域。光催化剂表面上反应物的电子交换使这些吸附物质具有更高的活化效率,这使得这些中间体更容易被活性自由基破坏。因此,NO可以选择性地转化为目标产物而不是有毒副产物。针对氧缺陷对光催化材料电子结构的影响通过BiOCl（001）面上的氧缺陷为例,探究氧缺陷在甲苯光催化降解过程中的影响。氧缺陷可以通过局域电子增强H2O和甲苯的吸附活化,为增强·OH生成和甲苯氧化的热力学过程提供了新的途径。经实验证实,甲基将被氧化并倾向于在BOC上以苯甲酸打开苯环,而在OVBOC上的以苯甲醇开环。最重要的是,光催化甲苯降解的开环效率可以很好地提高,因为氧空位的引入,显著降低了速率控制步骤的反应活化。因此,开环过程中的有毒中间体(可以立即转化为最终产物CO2,几乎没有有毒产物积累。此外,在光催化氧化NO和甲苯过程中,毒副产物的累积不仅会抑制催化材料的光催化性能,而且释放到空气中会产生二次污染,并且尚不明确的污染物转化路径制约了对提升光催化活性的探索。因此,我们结合实验表征、原位红外技术和密度泛函理论计算阐明了反应过程中累积的中间产物和终产物,探究了活性自由基物种的生成途径,揭示了光催化氧化NO及甲苯的反应机理,最终提出了提高光催化活性并有效抑制中间毒副产物的新方法。本研究为深入认识光催化净化污染物的反应机理和毒副产物的调控提供了理论支撑,最终实现了光催化空气污染的安全高效净化。