CO2光催化技术利用丰富的太阳能将CO2转化为CO或CH4等高附加值燃料,可以同时解决全球气候变暖和能源供应危机两大问题。开发高效稳定的光催化剂是这项技术的核心。Ti O2具有合成费用低、长期稳定性好、环境友好、没有毒害等优势而被广泛关注。但与此同时存在可见光响应范围窄、光催化还原效率低和产物选择性差等劣势。本文通过不同策略对Ti O2进行改性,提高了它的可见光响应性能,提高了载流子的分离效率,进而提高还原产物的选择性和活性。同时,对催化剂光催化还原CO2活性及反应机制进行了测试和一系列表征。本文主要的研究工作内容分析与研究结论包括:（1）通过非金属掺杂策略对Ti O2进行改性。采用简单可调控的共沉淀法,以NH3·H2O为氮源,通过控制NH3·H2O含量制备了一系列具有不同N含量的原位N掺杂Ti O2（x N-Ti O2）,并将催化剂用于光催化还原CO2反应。通过XRD、SEM、TEM、XPS、UV-vis、PL和阻抗谱等表征分析了x N-Ti O2光催化剂的形态结构、元素价态、光电化学性质和表面吸附CO2能力。通过原位红外分析光催化还原CO2机理。研究结果表明,10N-Ti O2光催化性能最好,CO的光催化产率达到97.8μmol g-1h-1,分别是P25和A-Ti O2的2.3和3倍。高光催化还原CO2性能主要取决于以下三点:首先,N掺杂提高了可见光响应能力,优化了能带结构,降低了激发电子跃迁所需的光子能量。其次,大量OVs的存在为CO2提供了吸附位点进而增加了反应活性位点。最后,N 2p能级和OVs的存在加速了载流子的分离,提高了光生电子的还原能力。因此,N掺杂及掺杂导致的OVs均有利于光催化性能的提升。（2）通过贵金属负载和异质结构建策略进一步对N-Ti O2进行改性。采用简单的水热法制备得到三元Z型Au/N-Ti O2/g-C3N4（Au/N-Ti O2/CN）光催化剂,并对其进行光催化还原CO2反应。通过采用XRD、TEM和XPS等多种表征检测手段可对催化剂表面的微观晶型结构和形貌、表面元素组成以及表面元素价态等进行表征检测分析。通过UV-vis和阻抗谱分析催化剂的光电性质,进一步探讨贵金属负载和异质结构筑对光催化还原CO2活性的影响。结果表明,Z型光催化剂Au/N-Ti O2/CN可以提高CO和CH4的产量,同时可以提高CH4的选择性,使得CH4的选择性从0增长到了26%。其中,贵金属Au的SPR效应不仅提高了可见光的吸收性能还充当了电子转移的桥梁,N-Ti O2导带中的光生电子将优先转移到Au纳米颗粒上,然后再转移到邻近的CN纳米片的价带上,并与其空穴重新结合。Z型异质结的构筑有效地提高了载流子的分离效率,光生电子可以被选择性保留和选择性富集到具有较高的还原电位的CN的导带上,因此光生电子的选择性还原能力被极大地提高。因此,贵金属负载和异质结构筑之间的协同作用提高了光催化还原CO2性能。