在能源危机和环境污染的双重压力下，人类对利用新能源太阳能的渴望愈来愈强烈。在这样的大背景下，太阳能电池飞速发展，但是电池储电技术又成了限制其长远发展的瓶颈。而将太阳能直接转化为易储存的化学能的光催化技术，受到了化学家们的青睐，尤其是光催化还原CO2技术，利用太阳能和廉价的水作为原料，将温室气体转化为战略资源甲烷。光催化技术从Fujishima发现TiO2电极上的光电解水产氢现象以来，已有40多年的发展历史，但是受到自身反应过程中光生电子空穴复合率高和对太阳光谱利用率低的的影响，使得其效率低，限制了工业化的发展。　　化学家针对光催化反应过程中这两大瓶颈问题，开发出了易于分离电子空穴的和对可见光响应的光催化剂，但催化剂成本依然是限制工业化的问题;同时现有的太阳能利用率还远未达到工业化的值。　　无毒无害易于产业化的TiO2一直是光催化领域的研究热点，本文拟采用具有异质结结构的TiO2以及单载技术，将电子空穴分离在不同介质上，提高光催化的效率;针对光催化剂对太阳光谱利用率低，本文拟采用UVLED将太阳光谱转化为单一的紫外光谱，并初步估算整套方案的效率。　　本文的具体研究内容包括:　　(1)本文在课题组多年研究介孔TiO2的基础上，制备了不同TiO2(B)含量的介孔氧化钛并在介孔氧化钛上担载金属氧化物CuO和贵金属Pt，进行光催化还原CO2的实验，发现TiO2(B)含量为31.8％时，光催化还原CO2生成CO的量最多;担载CuO的介孔氧化钛，生成CO的量比担载之前提高了约1倍;担载Pt的介孔氧化钛，将担载之前的介孔TiO2生成的CO进一步反应得到CH4。　　(2)本文通过控制pH值，制备出纳米花形貌且金红石含量可控的A-R混晶TiO2;通过控制焙烧温度，制备出晶须形貌的且金红石含量可控的A-R混晶TiO2;通过光催化降解有机物优选出光催化性能最佳的典型产物，pH为1.3时制备出的TiO2(TiO2-Flower)和焙烧温度1000℃得到TiO2（TiO2-Fiber）与商业化的P25进行光催化还原CO2性能对比，发现TiO2-Flower光催化还原CO2生成CO的量是P25的3倍，TiO2-Fiber生成的CO是P25的1.5倍。　　(3)本文针对氧化钛在光催化中应用，对太阳光谱利用率低，提出了通过UVLED将太阳光谱转化为单一波长的紫外光的方案。本方案采用成熟技术的组合，初步估算了整套技术方案的效率，发现如果整套系统都采用商业化的产品，太阳能转化为化学能的效率为3.4％，超过了光催化领域太阳能转化为化学能的最高转化率2％;而在可预见的未来整套系统的能量转化率将达到11.7％，使得光催化产业化成为可能。