化石能源的广泛使用导致大气中的CO2逐渐增加,进一步加剧了温室效应。目前的解决方法有CO2捕获和储存、大规模造林等,但这些解决方案非常昂贵或者周期长。因此,寻求一种使用太阳能将CO2人工转化为有用化合物的研究引起了研究者的广泛关注。采用光催化法还原CO2以生产燃料一方面能减轻温室气体对环境的影响,另一方面能同时生产有价值的太阳能燃料。然而,常用光催化剂TiO2由于带隙能较大、空穴电荷复合速率较快和低CO2吸附能力等缺点,其CO2光还原性能受到限制。碳基材料具有比表面积大、优越的电子转移能力等特点,复合在二氧化钛（商用P25）上能促进对CO2的吸附以及提高光生电子空穴的分离效率,在光催化过程中提高二氧化钛的活性。本文通过碳量子点（零维）、碳纳米管（一维）和石墨烯（二维）对二氧化钛进行改性,并且研究了其在光催化还原CO2的性能。具体内容如下:1)、通过先制备碳量子点,后利用浸渍-煅烧法将不同含量的碳量子点复合到TiO2上成功制备了 CQD/TiO2复合材料。通过X射线衍射、傅立叶变换红外光谱、拉曼光谱和透射电镜表征表明碳量子点与P25成功复合。同时紫外-可见漫反射、瞬态光电流响应表征证明随着碳量子点含量的增加,复合材料对可见光的吸收增强,禁带宽度减小,有效的抑制了电子-空穴的复合。TiO2（P25）、CQD和CQD/TiO2复合材料光催化性能结果表明CQD（0.5 wt%）/P25的产率高达23.06 μmol·g-1,是纯P25的9倍左右。此外,纯的CQD对CO的选择性大于99%。2)、通过水热法制备了不同含量的CNT/TiO2复合材料,采用X射线衍射、傅立叶变换红外光谱、拉曼光谱和透射电镜证明碳纳米管与二氧化钛成功复合。利用物理化学吸附、紫外-可见漫反射、光电化学测试-瞬态光电流响应表明复合材料能促进CO2的吸附、增强对可见光的吸收,减小禁带宽度,抑制了电子-空穴的复合。CNT/TiO2复合材料光催化性能结果表明CNT（1 wt%）/P25的产率高达5.89μmol·g-1,是纯P25的2倍左右,同时增加了 CH4的选择性。3)、通过溶胶凝胶法将不同含量的氧化石墨与TiO2（P25）复合制备RGO/TiO2复合材料。利用物理化学吸附、透射电镜、X射线衍射、傅立叶变换红外光谱、拉曼光谱、紫外-可见漫反射、光电化学测试-瞬态光电流响应和X射线光电子能谱对复合材料进行分析表征。结果表明氧化石墨被成功还原为RGO,P25附着在RGO的表面;复合增加了材料的比表面积,CO2的吸附量得以提高;复合材料对可见光的响应增强,降低了 P25的禁带宽度,有效的抑制了电子-空穴的复合。RGO/TiO2复合材料光催化性能结果表明RGO（4 wt%）/P25的产率高达7.56μmol·g-1,是纯P25的3倍左右,同时增加了 CH4的选择性。4)、通过对CQD/TiO2、CNT/TiO2和RGO/TiO2复合材料的光催化还原CO2的探索,研究了 P25在复合了碳量子点（0维）、碳纳米管（1维）和石墨烯（2维）后不同维度的碳材料对光催化结果的影响。从紫外-可见漫反射的结果得知,CQD/TiO2、CNT/TiO2和RGO/TiO2的禁带宽度逐渐减小;CO2的吸附结果表明RGO/TiO2的吸附性较高;在光催化过程中生成CH4需要更多的电子,难度较高,从光电化学测试-瞬态光电流响应表明RGO/TiO2的光电信号较强,表现出对甲烷更高的选择性。对比复合材料对不同产物的选择性,表明材料的维度会影响瞬态光电流响应,进而影响其对产物甲烷和一氧化碳的选择性。