随着社会的高速发展,石油和煤炭巨大的消耗不仅使得环境遭受污染,而且这些传统化石能源的储存面临枯竭。甲烷在全世界具有十分丰富的储存,传统的利用方式是直接将甲烷燃烧来获取能量。同时,甲烷作为一种温室气体对地球生态环境具有不可忽视的影响。开发新型的甲烷利用方式,使得甲烷转化为更高价值或者环境危害较小的产物,不仅可以提升甲烷的利用价值,而且可以减弱温室效应对生态环境的影响。半导体光催化技术相对于热催化技术,可以在常温常压条件下进行,比较节能环保。经过数十年的研究,光催化甲烷转化已经初有成效,但是由于光催化技术的缺陷和甲烷的高稳定型的因素,开发新型光催化剂和新的反应体系,尽可能提高甲烷转化效率意义重大。本文采用简单的沉淀-锻烧的方法制备出不同晶相的氧化镓和不同温度锻烧的氧化锌,并对氧化锌进行贵金属负载形成一系列的光催化剂,运用多种手段对光催化剂进行特性表征。采用自组装的密闭循环反应器来评价光催化剂的光催化甲烷转化的性能。本论文得出了以下的主要结论:1.在接近常温常压的条件下,甲烷可以通过光催化作用同时发生偶联反应和氧化反应,生成乙烯、乙烷、cO、CO2,在某些情况下,还有H2的生成。2.甲烷在β-Ga2O3具有最高的甲烷转化速率3.24μl/(gh),表观量子效率达到2.76%,烃类产物的选择性为6.41%,CO的选择性为27.5%,CO2的选择性最高;甲烷在α-Ga2O3上的的平均消耗速率为2.97μ l/(gh),表观量子效率为1.99%烃类产物选择性提高到21.4%,CO的选择性提高到58.6%,CO2的选择性降低到 20%。3.通过沉淀-煅烧-光沉积的方法,制备出的10%Ag-ZnO-350℃光催化剂在模拟太阳光下使得甲烷的平均反应速率提高到15.1 μl/(gh),烃类产物的选择性提高到42.8%,该催化剂在254nm光照下具有最高的量子效率7.84%。4.通过活性物种的分析,提出了可能的光催化甲烷和氧气转化可能存在的机理。