人类社会活动的日益增加和现代工业的飞速发展,不仅加剧了煤炭、石油等化石能源的消耗,还造成了CO2等温室气体的超额排放,严重破坏了自然界固有的碳平衡。为推进“碳达峰”与“碳中和”目标的实现并在一定程度上缓解能源危机,利用太阳光将CO2转化为高附加值的碳氢化合物是解决上述问题的理想策略之一。迄今为止,已报道的CO2还原光催化材料仍然存在催化活性中心数量较少,光生载流子复合率高等不足。由于活性中心在光还原CO2反应中对催化活性和产物选择性起决定作用,因此对光催化活性中心进行设计、构建和调控是实现光催化CO2还原速率和产物选择性转变的关键。鉴于此,本论文首先通过在Bi3O4Br合成过程中调节溶液p H构建出Bi金属量子点（QDs）原位复合的Bi2O3,实现活性位点的原位转变以及碳氢产物CH4的高选择性生成;其次通过Co掺杂成功调控了Bi O QDs的反应活性中心,优化了局域电子结构和微环境,促进了CO2分子的吸附和活化,大幅提高了光催化还原效率。本论文主要结果如下:1、通过在Bi3O4Br的合成过程中调节p H值制备出一系列Bi基光催化材料,其中,在p H=12.5条件下得到的Bi QDs/Bi2O3材料在光催化CO2还原反应中表现出最佳的光催化活性。实验及理论计算表明,原位引入的Bi QDs使光催化剂中的反应活性位点由Bi2O3中的O位点转变为Bi QDs的金属Bi原子位点;随后XPS和KPFM等证明了Bi QDs/Bi2O3的光生电子可由Bi2O3转移到Bi QDs上,进而提高了Bi活性位点的局域电子云密度。原位红外光谱证明在Bi QDs/Bi2O3表面产生新的反应中间体*CHO和*CH2OH/*CH3OH,表明催化剂表面活性位点的转变改变了CO2催化还原路径,最终导致还原产物由CO向高附加值碳氢产物CH4的转变。经过4 h光反应后,纯相Bi2O3的还原产物只有CO,且产率仅为0.62μmol g-1,而Bi QDs/Bi2O3的CO产率为6.1μmol g-1,CH4产率为29.8μmol g-1,CH4选择性高达94.8%。2、元素掺杂是提高光生载流子分离效率、调控活性位点的有效手段。基于此,我们通过简单的溶剂热法制备了Co掺杂的Bi O QDs光催化剂,对比不同Co掺杂量的Bi O材料发现,1%Co-Bi O显示了最优的CO2光催化还原活性。进一步研究表明,Co掺杂在带隙中引入掺杂能级,增强了光吸收,极大程度地抑制了光生电子-空穴的复合,大幅提升了光生电荷的分离效率;通过影响Bi O中的配位环境,提高其配位不饱和程度,增强了CO2吸附和活化能力,从而显著提高CO2光还原效率。催化性能实验表明,在可见光下反应4 h后,1%Co-Bi O的CO产率达到了79.7μmol g-1,是纯相Bi O QDs材料的5.6倍。