CO2的资源化利用逐渐成为近几年的研究热点,在众多转化CO2的策略中,光电催化CO2具有较大优势。半导体催化剂能够利用太阳能这一可再生能源,以CO2为原料,模拟自然界的光合作用,将CO2还原成CO和碳氢化合物等高利用价值的产物。这不仅可以消耗堆积的温室气体,缓解环境问题,还可以利用可再生能源,实现可持续发展。本论文主要对人工光合作用还原CO2中高效的氮化镓（Ga N）基半导体光阳极进行相关研究。半导体在光催化CO2过程中存在能带电势与CO2还原电势不匹配、光吸收范围窄、光生电子与空穴分离效率低以及需要引入牺牲材料等不足。针对以上问题,论文中以Ga N为基础材料,向其中掺入Al或In元素并制备不同结构的电极,通过分析电学性能与还原性能等测试结果,研究了多种Ga N基光电极对CO2还原性能的影响。同时,针对Ga N基半导体在反应中易被腐蚀的现象,研究了在电极表面旋涂NiO助催化剂,对增强光电极的耐腐蚀性能及提高CO2还原效率的影响。具体内容如下:（1）本论文研究了光吸收范围对CO2还原性能的影响。向Ga N中掺入In元素,将In Ga N材料作为电极的光吸收层,不仅能够扩大电极对光的吸收范围,还增强了将CO2转化为CO的能力。又研究了光电催化反应中电子与空穴的分离效率对CO2还原性能的影响。研究发现,向Ga N中掺入Al元素并制备的Al Ga N/Ga N电极虽然能够提升电子与空穴的分离效率,但Al Ga N材料较宽的带隙直接造成了较低的光吸收率,为此在电极表面生长In Ga N作为光吸收层,改进后的In Ga N/Al Ga N/Ga N电极不仅能够增加CO2转化的电学性能,还可以提升产物中生成甲烷（CH4）的产率。（2）研究了材料导带底部电势的大小对CO2还原性能的影响。采用不同In含量的InxGa1-xN/Ga N电极作光阳极,通过对反应过程中的电学性能及还原性能的分析,得出In含量为0.9%的电极在其同系列的光电极中还原能力最佳。（3）研究了助催化剂对CO2还原性能的影响。将NiO材料旋涂在Ga N表面,分析了旋涂液浓度与旋涂次数对CO2转化性能的影响,通过对形貌、电学性能及还原性能的分析得出,NiO助催化剂能够提高还原CO2的能力,还保护了电极表面,但不同的旋涂液浓度和旋涂次数均会对CO2还原产生不同的影响,最终确定了在旋涂液浓度为1:400和旋涂2次的条件下制备的电极还原性能更佳。