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温室气体CO2对环境的影响逐年加剧，所以对其实现转化固定已经成为光化学领域的研究热点。为了解决CO2的问题应将其在可见光作用下转化为更有用的烃类等化合物，这将对人类及环境产生有益的作用。本研究采用浸渍法、溶胶-凝胶法(sol-gel)和原位合成法(in-situ)将钴酞菁固载于TiO2表面，所得到的催化剂可将CO2在水溶液中、可见光下还原为甲酸、甲醇等产物，这种钴酞菁固载在无机载体上的方法能使其与反应介质分开而且有利于催化剂循环利用。
1、通过浸渍法制备了CoPc/TiO2催化剂，并对其最佳制备条件和光还原CO2反应条件进行了优化。最佳制备条件为:m(CoPe):m(TiO2)=1:100、浸渍时间12h、浸渍时溶剂为甲苯、催化剂焙烧温度为200℃。最佳还原CO2的反应条件为:CoPe/TiO2催化剂的用量3.0g、NaOH溶液浓度为0.15mol/l、Na2SO3浓度为0.1mol/l，当光照反应10h时得到HCOOH、CO、CH4等产物，还原总产物最高可达906.16μmol/g-catal.。若再延长反应时间超过20h则生成的甲酸又被进一步还原为甲醛甚至甲醇。此催化剂在反应后金属酞菁分子间发生了聚集，这可能是引起催化剂失活的主要原因。另外，金属酞菁在反应后有部分分解或流失，所以采用浸渍法制备的催化剂效率不是很高。
2、以钛酸丁酯为原料采用改进的溶胶-凝胶法制备sol-gel CoPc/TiO2催化剂，最佳制备条件为:Ti(OC4H9)4:CH3CH2OH:CH3COOH:H2O=1:4:2:2(摩尔比)；无需额外添加有机溶剂溶解CoPc；浓盐酸量0.5ml；m(CoPc):m(TiO2)=0.50％:催化剂焙烧温度400℃。采用最佳条件制备的sol-gelCoPc/TiO2催化剂对CO2光还原反应的最佳反应条件为:NaOH溶液浓度0.15 mol/1；催化剂sol-gel CoPc/TiO20.25g；Na2SO3浓度0.1 mol/1；光照反应20h。可将CO2还原为HCOOH、HCHO、CH3OH、CO、CH4等产物，其中王HCOOH为主产物，还原所得产物总量可达1232.65μmol/g-catal.。
3、sol-gel CoPc/TiO2催化剂晶粒尺寸较小，这是由于TiO2凝胶形成过程中CoPe包覆在TiO2材料表面，阻碍了晶粒的进一步长大。在溶胶-凝胶形成过程中加入CoPe则金红石相含量会明显增加，当锐钛矿相含量在75％左右时对光还原CO2最有利。CoPe不是以晶体的方式堆积而成，而是分散在复合催化剂的表面，以分子的形式存在，所以由溶胶-凝胶法将CoPe负载于TiO2表面，金属酞菁的稳定性得到了提高，但随凝胶放置时间延长二聚体倾向逐渐增多。
4、in-situ CoPc/TiO2催化剂的最佳制备条件为:CoPc与TiO2摩尔比为3:100、pH1、搅拌时间为20h、焙烧温度为200℃、邻苯二腈和氯化钴与钛酸丁酯一起加入、以CoCl2作为Co源。以此条件制备的催化剂光催化还原CO2反应的最佳催化剂用量为0.15g，在0.1mol/1的100ml氢氧化钠溶液中光照反应10h，此条件下测得CO2光催化还原的总产物最高能达到2965.30μmol/g-catal.。采用原位合成法制备的in-situ CoPc/TiO2光催化剂，在红外光谱中波数872cm-1位置出现了一个新的Co-O振动吸收峰，使CoPc通过第五个配位键较稳定地载于TiO2表面。CoPc酞菁环上的电子密度增加，有利于作为敏化剂的激发态CoPc向半导体TiO2的导带注入电子。在此原位合成过程中CoPc被均匀分散于TiO2凝胶基质中，其上的“笼效应”有效避免了CoPc的迁移，使其二聚及多聚倾向大大减弱。
5、酞菁中心金属不同对还原反应的影响也不相同。由于金属钴的净电荷密度较大，所以钻酞菁固载的催化剂给电子能力较强，还原产物最多；锌酞菁虽然净电荷密度也较大，但由于其外层电子排布为3d104s2，所以金属锌对酞菁大环的影响较小，其给电子能力小于钴酞菁固载的催化剂的给电子能力，最终表现为还原CO2能力较小；而镍酞菁的给电子能力最差所以还原能力也最差。
6、situ CoPc/TiO2光催化剂的最佳制备条件为m(Co2+)/m(TiO2)为2.0％、溶剂采用无水乙醇、调节反应体系pH5、原位合成反应时间12h、此光催化剂焙烧温度200℃，制备CoPc的原料采用氯化钴。采用此催化剂0.25g，在100ml氢氧化钠溶液中光照反应10h时还原产物总量最大，可达309.82 μmol/g-catal.。situ CoPc/TiO2光催化剂的制备是采用先形成TiO2基质之后再在其表面原位合成得到金属酞菁，由于酞菁分子较大很难进入微孔中而实现均匀分散，所以在TiO2表面大量富集，导致酞菁分子容易发生聚集，使光催化效率降低。
7、采用浸渍法制备的催化剂CoPc/TiO2粒径较大，在反应10h时液相还原产物中只有甲酸生成；而采用溶胶一凝胶法和原位合成法制备的so1-gel CoPc/TiO2和in-situ CoPc/TiO2催化剂的晶粒均较小，均小于15nm，随着量子尺寸效应的出现导致禁带变宽，使光生电子具有更强的还原性，因而出现了更高的还原产物甲醛和甲醇，即甲酸进一步得到电子被还原为甲醛，甚至甲醇，所以随光照反应时间延长甲酸的累积浓度非但没有出现显著增长反而有所下降。
8、在光反应还原CO2的同时辅以超声波辐射，大大提高了光反应的效率，缩短了反应时间，还原能力是传统搅拌方式的2倍。另外还可提高还原反应的深度，传统搅拌方式需要20h才能得到的产物采用超声波后只需5～8h。超声光照反应时功率越低、频率越高对还原反应越有利。
9、CoPe被负载于TiO2表面使其吸收光范围从紫外光拓宽到可见光部分，实验结果表明在水溶液中可见光照下采用此种催化剂就可以将CO2还原。光照导致催化剂上电子-空穴的重新分配，光催化效率随电子-空穴对重新结合几率减小而显著提高。CoPe上的电子在光照下转移到TiO2导带同时形成CoPe·+，CO2再在TiO2表面得到电子被还原。甲醇并不是还原CO2得到甲烷的中间产物，CH4是极性碳通过甲烷化作用得到而不遵循COs-HCOO-/王HCOOH-CH3-CH4这一顺序。