利用太阳光驱动（光催化技术）将CO2还原为CO、CH4、CH3OH等C1化合物资源已经受到世界的广泛关注。但目前光催化还原CO2还存在催化效率低和目标产物选择性差等难题。因此,设计、改性光催化剂,提升材料的光催化效率及单一目标产物选择性具有重要的研究意义。本文以具有良好太阳光响应和合适禁带宽度的硫化镉（CdS）为基底材料,通过构建缺陷和金属修饰等方法,提高CdS光催化还原CO2性能及目标产物选择性,并结合系列催化评价测试与表征技术对材料的光电物化性质进行了研究,得出以下结论:（1）通过调控前驱体镉和硫的比例,可以制得不同空位缺陷（镉空位和硫空位）的CdS催化剂。紫外可见漫反射光谱（UV-vis DRS）、瞬态光电流（I-t）和电化学阻抗（EIS）等表征结果说明硫空位的引入可以增强CdS对光的吸收能力,并促进CdS中光生载流子的分离与迁移。光催化还原CO2评价测试结果表明含硫空位的CdS-0.25 比含镉空位的CdS-2具有更好的光还原CO2性能。（2）利用CdS中缺陷位点锚定贵金属铂（Pt）、钯（Pd）、银（Ag）、金（Au）,制得不同贵金属修饰的CdS催化剂。相比于Pt、Pd、Ag,AuSA/def-CdS表现出优异的光催化还原CO2性能。X射线吸收光谱（XAS）,荧光寿命和表面光电压（SPV）等表征证实Au以单原子形式锚定在def-CdS中,并形成Au-S键,极大地提高了 def-CdS中光生载流子的分离和迁移效率;密度泛函理论（DFT）计算和原位红外数据表明单原子Au的引入使得def-CdS空位处的电子密度增加,从而增强空位处对CO2的化学吸附作用,促进反应中间体COOH*的大量生成。最后,AuSA/def-CdS 光还原 CO2 产物中 CO（30.05 μmol g-1 h-1）、CH4（11.07 μmol g-1 h-1）的生成速率相对基底def-CdS产物CO和CH4分别提升了 365和109倍。（3）过渡金属镍（Ni）、钴（Co）、铜（Cu）修饰缺陷CdS,提高光催化还原CO2目标产物选择性和催化剂稳定性。相比于Cu与Ni,高分散Co/CdS复合物表现出优异的光催化还原CO2性能。X射线光电子能谱（XPS）和傅立叶变换红外光谱（FT-IR）表明,Co2+与缺陷CdS中不饱和S相互作用,形成稳定锚定Co2+的Co-S键,使Co/CdS-5催化剂具有良好的稳定性（经过5个循环测试,催化活性依然稳定）。电化学测试和DFT证实:Co-S键作为电荷传输通道,有效促进了缺陷CdS中光生载流子的分离与迁移;同时Co2+的引入提高了催化剂对中间产物CO的吸附能力,进而促进目标产物CH4的生成。最终,目标产物CH4的选择性由基底CdS中的27.9%提升至Co/CdS-5中的64.9%。通过上述研究发现,缺陷CdS是一种良好的载体,对于锚定高度分散的金属具有良好的稳定性。同时,金属Au和Co修饰缺陷CdS分别在提升光催化还原CO2性能和目标产物选择性方面具有良好的应用潜力。