针对当前面临的能源减少和环境污染,CO₂甲烷化等能源转化技术引起人们广泛关注。传统热催化甲烷化反应存在反应温度高催化剂易烧结积碳、副产物多等问题,如何提高甲烷化催化剂的低温催化活性、甲烷选择性及催化剂稳定性,一直是科研工作者追求的目标。本论文尝试将光照引入改性TiO₂为载体的Ru催化剂热催化CO₂甲烷化反应体系中,通过载体的光响应以促进氮掺杂改性TiO₂载体和活性组分的相互作用,进而提高反应活性。具体开展以下研究:（1）制备出Ru/TiO_（2-x）N_x和Ru/TiO₂催化剂,比较了可见光照前后两种催化剂催化CO₂甲烷化性能的变化,考察了光照下反应气H₂、CO₂在两种催化剂表面的化学吸附行为,并结合催化剂的晶相结构、比表面、形貌、光吸收及表面化学状态研究,探讨了可见光照在Ru/TiO_（2-x）N_x热催化CO₂甲烷化反应中的作用机制;（2）按照上述方法考察了紫外-可见光照对Ni/TiO₂热催化CO₂甲烷化反应性能的影响。主要结果和结论如下:（一）可见光照对Ru/TiO_（2-x）N_x热催化CO₂甲烷化的作用（1）在CO₂:H₂为1:4的气氛中,可见光照能够显著提高Ru/TiO_（2-x）N_x催化剂催化CO₂甲烷化的活性和选择性;（2）在掺氮量x为0.15,金属负载量为1.5 wt%时,催化剂对CO₂甲烷化的光助作用最为明显;（3）分析认为,可见光照对Ru/TiO_（2-x）N_x催化CO₂甲烷化的促进作用主要表现在两个方面:一是Ru与TiO_（2-x）N_x之间存在相互作用,TiO_（2-x）N_x在可见光照下激发产生的电子可迁移到Ru表面,从而促进CO₂的吸附活化（M-C形式）;二是TiO_（2-x）N_x载体本身有利于CO₂的吸附活化并转化为中间物种CO,可见光照产生的氧空位进一步促进此过程进行,同时载体表面的光生空穴也有助于Ru/TiO_（2-x）N_x对H₂的吸附活化及解离氢向载体的溢流。（二）紫外-可见光照对Ni/TiO₂热催化CO₂甲烷化的作用（1）紫外-可见光照不能促进Ni/TiO₂热催化CO₂的甲烷化;（2）化学吸附脱附反应及红外测试结果表明:270 ℃还原的Ni/TiO₂催化剂中Ni处于氧化态,CO₂与表面吸附水作用生成碳酸盐、碳酸氢盐类物种,继而生成CO并进一步加氢生成甲烷;（3）分析认为,与还原态金属表面M-C直接接触的CO₂吸附方式不同,由于同种电荷相斥的原因,CO₂以M+-O=C=O形式吸附在氧化态镍离子表面,吸附态CO₂需要通过O向镍离子的空轨道提供电子,从而得到活化;由于紫外-可见光照下,TiO₂载体产生的光生电子转移到镍表面导致其表面电子密度提高、不利于上述吸附态CO₂的极化与活化,因而不能促进CO₂甲烷化反应的进行。本论文研究结果表明,催化CO₂甲烷化活性的提高主要取决于催化剂活性中心与吸附态CO₂间的电子作用而导致的CO₂活化作用,这种电子作用将改变CO₂内部的电子状态、进而影响CO₂的极化与活化。由于CO₂在不同化学状态催化剂表面的吸附方式不同、产生不同的电子相互作用,从而产生不同的活化方式。进一步,载体光响应提供的光生电子对于不同化学状态活性中心的CO₂吸附活性产生不同的影响。本研究通过载体光响应改变Ru/TiO_（2-x）N_x和Ni/TiO₂催化剂活性中心的电子密度影响CO₂的热催化甲烷化过程,对于其他热催化反应性能的改进具有借鉴意义。