太阳能作为可持续的绿色能源得到了广泛的应用与关注。在太阳能热水器、太阳能电池等方面的应用取得显著进展。然而,以往的太阳能利用技术都是基于单一模式进行的,都只利用了太阳的部分能量,因此太阳能利用效率有限。为提高太阳能的综合利用效率和突破苯甲酸直接电合成的瓶颈,提出采用太阳能热电两场耦合模式进行有机电化学合成,进行了热力学理论计算分析,确定了一步法直接太阳能热电耦合氧化甲苯合成苯甲酸的反应条件,考察不同阳极材料及表面功能化对甲苯氧化反应产物组成及其选择性的影响。在上述基础上,创新性将太阳能热场、电场及其光催化耦合作用于甲苯氧化合成苯甲酸的反应中,并基于二氧化钛纳米管阳极建立了太阳能光电热耦合利用模式,揭示了耦合场中甲苯一步电氧化为苯甲酸的作用机理,为高效利用太阳能量奠定了前期基础。主要内容如下:（1）提出并建立了太阳能STEP有机合成模型,进行理论分析及化学反应热力学分析,结果表明,甲苯氧化合成苯甲酸反应吸热,太阳能STEP热电耦合模式可用于苯甲酸的合成。（2）采用化学惰性的铂电极为阳极,在太阳能STEP热-电两场耦合模式下氧化甲苯合成苯甲酸。首先,确定电解反应条件:电解质溶液为1MH₂SO₄,溶剂为H₂O,相转移催化剂为浓度0.01M的十二烷基苯磺酸钠,反应物甲苯的浓度为200ppm。同时利用太阳红外能量及可见光能量驱动甲苯氧化反应,考察太阳能热-电两场耦合作用下有机合成的效果,通过对目标产物产率及选择性的调控,确定反应的最佳条件。结果表明,升高温度、增大电场电压对苯甲酸产率的提高有利。在反应温度为90℃,外加电场电压为3V时产率达到最大值32.0%,此时苯甲酸的选择性也最高,达到96.85%。甲苯在铂电极表面被热电耦合氧化为苯甲酸的反应机理为电极表面的自由基反应。（3）针对铂电极价格昂贵,太阳能热-电耦合电氧化效率不高的缺点,采用具有反应活性的石墨电极作为阳极,考察功能化石墨电极对苯甲酸合成效果的影响。研究发现,电解电压为3V时,石墨阳极表面苯甲酸的产率在30℃,60℃,90℃时分别为8.8%,11.4%,37.7%;而对于功能化的石墨阳极表面,苯甲酸的产率更高,达到15.1%,37.5%,和44.6%,此时效果明显优于Pt电极,60°C时为12.4%,90°C时为32%。功能化以后的石墨阳极表面C-OH,C=O和COOH含氧功能基团的出现,改变了甲苯氧化为苯甲酸的反应途径。自由基的形成可促进甲苯直接氧化生成苯甲酸。（4）为综合利用太阳光谱不同区域的辐射能量（紫外区、可见光区、红外区）,创新性的将光敏感二氧化钛纳米管阳极应用于甲苯氧化合成苯甲酸中。结果表明,太阳能光-电-热三场耦合作用下甲苯氧化更容易进行,当外加电场电压为1V时,苯甲酸的产率和甲苯的转化率随温度升高而增加,90℃时分别达到26.1%和62.6%。反应中太阳热能降低了甲苯氧化为苯甲酸的电解电压,由太阳光电产生的外加电场电压促进了光生电子-空穴对的分离并阻止其再次复合。TiO₂纳米管电极表面出现了羟基、羧基和-O-OH基团,而且电极表面Ti-O-C键的出现,都使得氧化钛的光敏感区域扩展到了可见光区,明显增强了TiO₂的光催化活性,进而增大苯甲酸的产率。太阳能光-电-热三场耦合在甲苯氧化合成苯甲酸反应中起到协同作用。