作为主要能源的化石燃料使用量不断增加,化石燃料的使用伴随着大量的人为CO2排放,导致全球环境不利变化。由于太阳能理论上是一种无限的能源,太阳能驱动的CO2转化一直被认为是解决全球气候变化和能源短缺的有力方法。本课题组提出的光热化学循环分解CO2,利用太阳能将C02转化为CO是一种很有前景的太阳能利用手段。其中高转换效率的光催化系统的设计和实现仍然是一个巨大的挑战。本论文将主要研究催化剂的光反应步骤强化从而提高光热化学循环转化CO2的效率。本论文制备了 SrTiO3和Au掺杂SrTiO3钙钛矿化合物,实验表明SrTiO3具有光热化学循环分解CO2的能力,CO平均产率2.06μmol.g-1.h-1,能量效率0.21%。Au掺杂SrTiO3光热化学循环分解CO2的能力增强,其中1.5wt%Au-SrTiO3显示出最高的CO产率为14.46μmol·g-1·h-1。Au掺杂SrTiO3扩大光吸收,抑制电子空穴复合,Au的LSPR效应也加强了光热化学循环光反应。用CdS和TiO2构筑了应用于光热化学循环的CdS/TiO2纳米复合体系。复合体系较TiO2增强了光热化学循环分解CO2的能力,CO平均产率5.60μmol·g-1·h-1。XRD结果表明复合物中存在两种不同晶型的化合物。HRTEM可以明显看到复合的CdS和Ti02,与XRD相一致。XPS结果证明了 CdS/TiO2复合体系中各元素所对应的价态为预期价态。纳米复合体系增加了光响应范围,提高载流子分离效率,因此提高光热化学循环效率。采用光沉积法制备了 Cu负载TiO2的纳米材料用于光热化学循环研究。Cu负载TiO2能够很好地提高TiO2分解CO2的能力,采用这种方法制备的催化剂其负载的金属颗粒很小,能有效提高金属的分散性和利用率。XPS结果表明Cu负载后TiO2在光照后产生更多的氧空位为第二步热反应提供活性位点,其CO产率为P25型TiO2的13倍,这归因于Cu对CO2的活化和提高载流子分离率的作用。