能源问题和气候变化是人类目前所面临的两大难题和挑战。过度消耗化石燃料不仅造成空气和水的污染,而且会导致大气中的CO₂呈爆炸式增长,对全球气候产生不利影响。近年来,光催化CO₂转化为能源燃料被认为是一种很有前途的方法来缓解能源危机和全球变暖。在众多的半导体光催化剂中,CeO₂作为重要的稀土氧化物之一,具有较高的熔沸点、良好的化学稳定性、无毒等优点。此外,由于Ce原子具有独特的4f电子轨道,在金属氧化物中容易形成Ce³⁺和Ce⁴⁺对,有利于电子的转移;CeO₂是一种碱性氧化物,有利于吸附二氧化碳。然而,单一CeO₂具有粒径小、‘聚集严重’、比表面积小和载流子复合速率快的缺点,不利于反应的进行。因此,我们设计高比表面积的复合材料,提高其催化性能,通过硬模板法制备较大比表面积的介孔CeO₂,暴露更多的缺陷位点和吸附位点;通过引入g-C₃N₄量子点来提高CeO₂中光生载流子的迁移。利用Ag作为电子受体,我们在介孔CeO₂中引入电导率较好的Ag来提高电子空穴的分离,进一步引入g-C₃N₄纳米片来抑制Ag的光腐蚀,提高催化剂的稳定性。利用多维构造之间的构效作用,我们设计一维的CeO₂纳米棒分散在g-C₃N₄的表面和rGO的中间,构筑2D/1D/2D插层结构复合光催化剂,一方面提高CeO₂纳米棒的分散性,暴露较多的活性位点,另一方面提高载流子的迁移速率。利用高维度多通道结构在光催化过程的传质、传递等优势,我们设计了三维的g-C₃N₄来提高CeO₂纳米粒子的分散性,Pt纳米粒子的引入降低CO₂还原的反应电位,有效促进复合材料的光催化转化CO₂性能。本论文主要包含以下四个内容:1.以SBA-15为硬模板,通过‘纳米浇铸’的方法制备了二维介孔CeO₂;以尿素为原材料制备了零维g-C₃N₄量子点。然后通过水热的方法制备了g-C₃N₄量子点修饰的介孔CeO₂;并对制备的催化剂进行了一系列表征。结果表明:当g-C₃N₄量子点的负载量为0.75 wt%时,二元光催化剂的催化效果最好,紫外光照射10 h,CO和CH₄的产率分别为5.34?mol/g和2.19?mol/g。2.以硝酸银和抗坏血酸为原材料,通过光沉积制备出Ag/m-CeO₂复合光催化剂。然后将尿素和Ag/m-CeO₂混合研磨放入管式炉中,氮气氛围煅烧得到g-C₃N₄/Ag/m-CeO₂复合光催化剂。通过XRD、SEM、TEM、XPS、UV-vis DRS等测试对制备的光催化剂进行表征,通过紫外光催化转化CO₂研究其性能。结果表明:当Ag的负载量为7 wt%时,制备的g-C₃N₄/Ag/m-CeO₂复合光催化剂对CO₂催化表现出最好的活性,10 h内CO和CH₄的产率达到13.94?mol/g和7.39?mol/g。3.以三聚氰酸为原材料,通过高温煅烧制备二维g-C₃N₄纳米片;通过控制水热反应的条件制备一维的CeO₂纳米棒。然后采用多步水热法制备出二维rGO/CeO₂/g-C₃N₄插层结构复合光催化剂。通过一系列表征技术对制备的光催化剂进行了物理化学性能测试及光电化学测试,并考察复合材料光催化转化CO₂性能。结果表明:g-C₃N₄和rGO的引入大大地提高了CO和CH₄的产率,10 h内CO和CH₄的产率达到34.37?mol/g和21.33?mol/g。4.以尿素和碳酸氢钠为原料,通过两次煅烧制备了三维多孔的g-C₃N₄。采用浸渍法将三维多孔的g-C₃N₄分散于Ce（NO₃）₃溶液中,室温下磁力搅拌至吸附平衡,过滤干燥,煅烧得到CeO₂/3D-g-C₃N₄复合光催化剂。然后利用光还原技术制备Pt修饰的CeO₂/g-C₃N₄复合光催化剂。采用多种测试技术对合成的复合光催化剂进行了一系列表征,通过光催化转化CO₂研究其还原性能。结果表明:当CeO₂的负载量为45 wt%时,Pt的负载量为0.86 wt%时,三元复合光催化剂对CO₂催化呈现出较好的产率,10 h内CO和CH₄的产率达到40.34?mol/g和30.31?mol/g。