全球变暖已经成为全人类必须面对的主要环境问题之一。二氧化碳作为大气中的主要温室气体，主要由于化石能源的燃烧而逐年增长，进一步加剧了全球气候恶化。为了解决这严峻的趋势，近年来，越来越多的研究涉及二氧化碳的减排、捕获存储和转化利用。在这些研究中，光催化还原二氧化碳生成燃料如甲烷，能够转化利用二氧化碳减少大气中二氧化碳的含量，也可生成常用燃料提供能量，即同时解决环境变暖和能源问题。然而，至今为止利用光催化反应的效率相对较低，尤其是可见光响应的催化效率有待提高。Cu2O作为常用的可见光响应的廉价半导体材料，广泛应用于光伏和光催化中，对可见光催化还原CO2具有应用前景。　　本论文利用软模板法制备了不同尺寸的纳米空心球结构的Cu2O，并进一步以钛酸四丁酯为原料利用原位水解法，在可见光响应的Cu2O的基础上与紫外光响应的TiO2复合，制备得到复合催化剂Cu2O/TiO2纳米空心球;得到的上述两种光催化剂利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能量弥散X射线元素分析仪(EDS)、紫外可见分光光度计（UV-Vis DRS）、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等表征方法对所制样品的形貌结构和成分状态进行了表征;并在自建的在线进样测试光催化系统中对上述光催化剂进行在线测试，同时检测了催化后的光催化剂的稳定性。　　本文研究了Cu2O在复合TiO2前后的光催化活性的影响，探索了Cu2O纳米空心球作为光催化剂的最佳合成条件，考察了其与以钛酸四丁酯为原料的TiO2的复合方法，探讨了光催化剂在催化过程中的反应机理，并确认了光催化反应过程中催化剂的稳定性。　　研究结果表明，复合TiO2后的Cu2O在可见光区（λ≥420 nm）的催化活性与纯Cu2O纳米空心球相比有所提高。虽然无定形的TiO2在可见光区没有光响应，但在所制备的Cu2O/TiO2复合物中，无定形TiO2壳层与核层Cu2O形成了p-n异质结，抑制了Cu2O在可见光激发后产生的光生电荷的重新复合，进而提高了催化剂的稳定性，有效提高了光催化还原CO2的效率。　　在软模板法合成Cu2O纳米空心球过程中，通过控制温度、反应时间、反应物的种类和含量，最终得出在抗败血酸与硫酸铜的摩尔比为1时得到的Cu2O纳米空心球的形貌最好，但在摩尔比为2.5时得到的催化剂合成产量和形貌综合评估更适合应用于光催化还原反应。在原位水解法在Cu2O纳米空心球表面复合TiO2过程中，通过控制钛酸四丁酯和水的比率，探索超声和搅拌的混合方法，得出当钛酸四丁酯与水的比率为0.25时通过超声1h，水解反应能够充分进行，氧化亚铜能够保持稳定，并且能够实现定量控制TiO2的复合量。　　本论文指出，在可见光（λ≥420 nm）催化过程中壳层TiO2对核层Cu2O具有降低光腐蚀、提高稳定性的作用。