利用半导体光催化材料还原二氧化碳已经成为有希望解决能源与环境问题的一种有效方法。然而,现如今半导体材料光催化还原二氧化碳不高的性能依然是限制这一方法投入到商业应用的主要原因。如今对于这一关键的限制因素,研究人员已经尝试了各种方法去改进光催化性能,包括建立内建电场去提高光生电子空穴的分离;设计光催化材料的形貌与结构以提高光催化材料的比表面积;设计使用纳米材料去缩短电子空穴迁移距离,制造异质结结构以提高电子空穴的分离等等。其中构造异质结或异相结结构已经证明是一种能够减少电子空穴对复合,提高催化效率的有效方法。在此基础上,本文采用了一种新型的两步水热法首先构造了一种单晶多孔的氧化镓纳米片材料。然后采取不同温度退火处理得到了α相与β相比例不同的两相样品,并研究了在同一单晶上生成的两相样品的光催化性能变化,发现了提高样品光催化还原二氧化碳性能的关键原因是在多相样品中形成了异相结结构,大大减少了光生电子空穴的负荷,从而提升了光催化还原的效率。为了进一步研究异质结结构,采取了多种表征手段,包括紫外到可见光吸收,X射线衍射谱分析,光催化还原二氧化碳性能表征,扫描和投射电子显微镜分析。特别的是,本文还采用了 DFT计算模拟,构造了α相氧化镓(Ga203)和β相氧化镓(Ga203)两个晶面之间的异相结结构,并分析了异相结结构的能带结构,解释了异相结结构对光催化性能影响的原因。