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温室效应环境污染严重以及能源短缺问题是我们当代社会亟需解决的两大问题,基于植物光合作用把CO2和H2O合成有机物的的原理,利用化学反应在光催化剂的作用下把CO2和H2O还原成甲醇和甲烷,这样不仅缓解了温室效应又解决了能源危机。TiO2材料无毒无害绿色环保并且廉价容易获得是非常好的半导体光催化材料广泛的应用到光催化降解以及光解水制氢当中。TiO2反蛋白石光子晶体结构具有调制作用,并且多孔结构具有比较大的比表面积有利于对光的吸收。本论文研究了 TiO2反蛋白石光子晶体来光催化还原CO2。同时,为了提高光催化效率,采用了对可见光吸收较多的Cu2O和成熟的光催化材料ZnO来修饰TiO2反蛋白石。研究了 Cu2O和ZnO修饰TiO2反蛋白石的过程以及修饰后的结构性能。本论文的主要探究内容如下:(1)利用垂直沉积法制备不同粒径的光子晶体模板,在光子晶体结构上利用ALD方式制备了不同粒径的TiO2反蛋白石光子晶体,以及制备了 TiO2反蛋白石光子晶体异质结。利用SEM表征了 TiO2反蛋白石以及异质结的表面形态,采用反射光谱表征了光子带隙的特性以及利用吸收光谱表征了对光的吸收范围。采用光电流表征了光催化活性,TiO2反蛋白石异质结的光电流密度大于单纯的TiO2反蛋白石结构。利用光催化系统和气相色谱仪测试出了甲醇的产率为5.06μmol/h。(2)采用CVD方式利用Cu(hfac)2作为铜源在300℃下与氧气和水制备了Cu2O,同时利用电化学沉积方式在65℃下制备了 Cu20,分别采用以上两种方式制备的Cu2O来修饰TiO2反蛋白石,通过俄歇电子能谱确定了Cu2O的成分。利用吸收光谱表征了两种沉积方式制备的Cu2O修饰TiO2反蛋白石对于光的吸收范围,发现利用CVD气相沉积制备的Cu2O修饰的TiO2反蛋白石对可见光的吸收增强,并通过光电流对光催化活性进行了表征。(3)分别利用水热法和ALD的方式制备了ZnO来修饰TiO2反蛋白石,利用SEM图表征了ZnO修饰TiO2反蛋白石的表面形态,对比了利用水热法反应不同时间ZnO的生成效果以及对光电流密度的影响,发现水热法反应2个小时制备ZnO修饰的TiO2反蛋白石材料显示了很好的光催化活性。利用吸收光谱表征了 ZnO修饰的TiO2反蛋白石对光的吸收范围。ZnO修饰的TiO2反蛋白石光电流密度有明显的提高,光催化还原CO2制取甲醇的效率提升了1.2倍左右。TiO2与ZnO这两种材料之间的异质结提高了光生载流子的分离效率抑制了电子空穴之间的复合,从而提高了材料的光催化活性。