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随着人类社会的不断发展,煤、石油和天然气等传统化石燃料的消耗日益加剧。化石能源的快速消耗将导致能源危机与严重的环境问题,威胁人类社会的可持续发展,引起了人们高度重视和关注。C02是传统化石燃料燃烧的主要产物之一,是导致温室效应的主要因素。CO2的热力学稳定性使得C=O键的断裂需要较高的能量输入。利用光催化技术还原CO2为太阳能燃料,以太阳能燃料(如,碳氢化合物)为能源载体,可以实现碳中和的能源供给,被认为是极具发展前景的CO2转化方法,也被称为“21世纪梦的技术”。开发高效的光催化材料,提高光催化C02反应的能量转化效率是光催化还原C02技术走向实用化的关键步骤。对于气态光催化转化C02反应来说,其反应可以分为气体吸附和催化转化两个基本反应过程。这意味着气体吸附、光吸收、光生载流子的分离与迁移等因素均可以影响光催化反应速率。现有研究表明具有d10电子结构的元素(Ga, Zn等)通常具有较高的光催化性能。本文中我们以具有d10电子结构的含Ga氧化物为研究对象,通过拓扑赝型相变制备出了具有介孔结构的(001)高能晶面暴露的Ga203单晶纳米片,并研究了其光催化还原CO2反应机理。为进一步提高Ga203纳米片的光催化性能,我们构筑了ZnGa2O4/Ga2O3异质结,利用异质结的内建电场高效分离光生电子+空穴,提高光催化还原CO2的反应速率以及光催化反应产物选择性。主要有以下两方面的研究工作：1.在没有任何模板或者表面活性剂存在的情况下,成功制备单晶的介孔Ga203纳米片,并且通过改变pH值对Ga203的形貌进行调控来研究其生长机理。研究发现和商业Ga203相比,介孔Ga203纳米单晶在光催化还原CO2上显示了较高的光催化活性。利用FTIR和EPR等手段研究并提出了Ga203光催化还原CO2反应机理。2.通过固态反应法制备出ZnGa2O4纳米颗粒弥散分布在Ga203单晶纳米片表面的高效异质结。实验结果表明该异质结的界面接触紧密且过度平滑有利于电子传输。光催化还原CO2活性测试表明该异质结在CO2转化上具有良好的光催化活性并且在还原产物上提高了选择性,在FTIR分析的基础上,提出了异质结光催化材料的光催化还原CO2反应机理。