全球气候变暖给人类的生存带来了极大的威胁,也严重的影响了人们的生活。此外,能源危机也是制约人类可持续发展的关键性因素,煤、石油、天然气等化石燃料终有耗尽的时候。在这样的背景下,太阳能驱动的将二氧化碳(C02)等温室气体转化为可以供人类使用的具有高附加值燃料既可以环境友好的满足人们对能源的需求又可以减轻人们过度排放的二氧化碳所带来的危害。所以,相关研究就成为了国际上的研究热点,其中的关键是找到一种高效、廉价、稳定的光催化剂。近些年,金属配合物、有机化合物、金属氧化物、金属硫化物、石墨复合物等多种材料被报道可以作为光催化剂来转化CO2,其中,硫化镉(CdS)由于其良好的可见光吸收能力和CdS的导带位置符合光催化将CO2还原为燃料的要求而成为广泛研究的材料,此外,价格低廉和易于制备也使得其在未来大量应用于工业生产成为可能。但是,CdS仍然存在两方面的缺陷限制了它的应用:一方面是由于其导电性不够好,使得其光生电子和空穴的容易发生复合的现象;另一方面是CdS中的硫离子易于在溶液中的水和氧气的帮助下和光生空穴发生反应,减少了CdS的量,这就是硫化物易于发生的光腐蚀的现象。针对这些缺点,本文主要以传统半导体材料CdS为研究对象,对其进行改性,在提高其催化活性的基础上同时也提高了其光稳定性,具体的研究工作如下:(1)过氧化氢处理的硫化镉用于光催化和光电催化还原二氧化碳的研究利用水热法,以醋酸镉(Cd(Ac)2·2H2O),硫脲(CH4N2S),少量的过氧化氢(H2O2)为前驱物水热合成含有镉空位的CdS,镉空位的存在能够促进CdS的光生电子和空穴的分离从而提升其催化还原CO2的性能。实验结果表明,对于光催化还原CO2,最佳配比的含有镉空位的CdS样品0.4CdS不仅表现出远高于其他含碳产物的一氧化碳(CO)的选择性,而且其CO的产量是纯的CdS的2.1倍,达到了316 μmol g-1 h-1。此外,通过引入一个比较弱的负电压构建的光电催化体系,有效地提高了CdS的催化活性和光稳定性,这使得在四次循环之后,0.4CdS仍然保持了94.2%的性能。这项工作不仅成功的改性了CdS,使其更适宜广泛地应用,而且更可以为易于发生光腐蚀的半导体材料提供一个增强其光稳定性的方法。(2)碳材料包覆的含有镉空位的硫化镉用于光催化还原二氧化碳的研究利用葡萄糖(C6H12O6)、聚吡咯(PPY)和聚苯胺(PAN)等包覆再进行煅烧的方法,制备不同的碳材料包覆的含有镉空位的CdS。通过XRD、TG等表征,证明了成功地合成了碳材料包覆的含有镉空位的CdS;通过光电流、EIS等表征,说明了由于碳材料层优良的导电性,提高了碳材料包覆的含有镉空位的CdS的光生电子和空穴的分离效率和转移效率;进行了在模拟太阳光条件下的光催化还原CO2测试以及循环性测试,测试结果表明,碳材料层的存在能够提高含有镉空位的CdS的光催化还原CO2的活性和光稳定性。这项工作通过简单的碳材料包覆的方法,有效地提高了CdS光催化还原CO2的性能和稳定性,通过对比不同的包覆碳材料,研究了氮掺杂碳和碳包覆的对于光催化还原CO2的性能和选择性的影响。