甲基丙烯酸是十分重要的有机化工原料。以CO₂和丙烯为原料直接合成甲基丙烯酸,在合成化学、碳资源利用和环境保护等方面均有重大意义。本论文系统研究了气-固相光催化反应体系中复合半导体负载金属材料的设计和制备工艺,以及固体材料的化学组成、表面构造、化学吸附、光响应特性和光催化反应性能。1.用溶胶-凝胶法制得了系列复合半导体MoO₃-TiO₂、WO₃-TiO₂、V₂O₅-TiO₂、SnO₂-TiO₂,用浸渍-还原法制得了金属M（M=Pd或Cu或Ag）修饰的复合半导体材料M/MoO₃-TiO₂、M/WO₃-TiO₂、M/V₂O₅-TiO₂、M/SnO₂-TiO₂。并用TG-DTA、XRD、TPR、TEM、BET、LRS、XPS、IR、UV-VisDRS、TPD-MS和气-固多相光催化反应等技术研究了这些材料的晶体结构、粒径尺寸、表面组成、光吸收性能、化学吸附性能和“光-表面-热”协同作用下的催化反应性能。取得了以Cu/MoO₃-TiO₂为固体材料在温度110℃、空速₂00 h^-1及原料摩尔比CO₂ : C₃H₆=1:1.5,强度0.6₅mW.cm^-2,最大波长₃6₅nm的紫外光辐照下C₃H6转化率8.4%,反应产物甲基丙烯酸选择性超过95%,光量子效率₂2.8%的优良结果。2.实验发现:固体材料主体为锐钛矿型TiO₂结构,晶粒尺寸10-₂₅nm,比表面积均大于70m².g^-1,活性组分高度分散于载体TiO₂表面; 载体TiO₂上MoO₃（或WO₃）负载量增加,Mo （或W）由孤立四面体配位向八面体配位转化,负载金属能够加速这一转化进程; TiO₂上MoO₃（或WO₃）的单层最大分散量为10%,超过单层最大分散量有晶相MoO₃（或WO₃）生成; Mo （或W）组分与载体TiO₂发生强相互作用,TiO₂表面有Mo-O-Ti（或W-O-Ti）键生成。3. UV-VisDRS光谱分析结果证明:TiO₂半导体紫外部分吸收较好,可见光部分几乎没有吸收; MoO₃-TiO₂复合半导体的吸收限相对于TiO₂发生蓝移,可见光部分吸收有所增强,TiO₂能带隙变宽,有利于产生具有更强氧化和还原能力的光生载流子; MoO₃-TiO₂上八面体配位Mo物种具有良好的光活性; 复合半导体负载金属后紫外吸收限发生蓝移,并且对可见光的吸收明显增强,拓宽了复合半导体的光响应范围; 对光响应范围和光能利用率的综合分析可知光吸收性能强弱顺序为:Pd/MoO₃-TiO₂>Cu/MoO₃-TiO₂ >Ag/MoO₃-TiO₂; M/WO₃-TiO₂（M=Pd或Cu或Ag）光响应性能与M/MoO₃-TiO₂（M=Pd或Cu或Ag）相类似。4.化学吸附-红外和TPD-MS研究结果表明:CO₂吸附在复合半导体负载M（M=Pd或Cu）材料上形成单齿、线式、剪式吸附态,在金属M（M=Pd或Cu）位和Lewis酸位Ti⁴⁺或Mo⁶⁺(W⁶⁺)协同作用下CO₂形成活性较高的的卧式吸附态