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二氧化碳的大量排放给环境带来了巨大的压力。探寻利用CO2的方法,降低CO2的排放,不仅有利于改善环境质量,而且还能变污染为资源。在CO2的转化利用方法中,光催化还原CO2为燃料分子,构建人工光合作用系统尤其引人关注。本文以氧化铈为光捕获剂、以氮杂石墨烯为光敏化剂和人工酶载体、通过金属离子与氮原子形成配位化合物作为人工酶,构建了人工光合作用系统。结果表明,该人工光合系统在光照射下能将CO2还原为甲醇。具体研究内容如:第一、以尿素(NH2)2CO为氮源,制备了氮杂石墨烯,然后通过水热法合成了氮杂石墨烯与氧化铈组成的杂化光催化剂(CeO2-NG)。并通过X射线粉末衍射(XRD)、漫反射、X-射线电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)和拉曼测定法(Raman)等方法进行了表征。光催化测试结果表明,使用CeO2-NG杂化催化剂负载铜离子后,复合光光照80min,测得甲醇的产率为507.3μmol?g-1 cat.?h-1。在相同的条件下,CeO2-NG没有负载铜离子的光催化得到甲醇的产率为5.8μmol?g-1 cat.?h-1。这表明了铜离子的引入提高了催化剂对CO2的还原能力。在相同条件下,氧化石墨烯与氧化铈组成的杂化光催化剂负载同样量的铜离子,其甲醇的产量是15.00μmol?g-1 cat.?h-1.,这表明氮原子的引入促进了对二氧化碳的还原能力第二、以咪唑(C3H4N2)为氮源,制备了氮杂石墨烯,然后通过水热法合成了氮杂石墨烯与氧化铈组成的杂化光催化剂(CeO2-NGi)。并通过X射线粉末衍射(XRD)、漫反射、透射电镜(TEM)和拉曼测定法等方法进行了表征。光催化测试结果表明,使用CeO2-NGi催化剂负载铜离子后,复合光光照80 min,测得甲醇的产率为385.8μmol?g-1 cat.?h-1。在相同的条件下,CeO2-NGi未负载铜离子后光催化得到甲醇的含量为3.57μmol?g-1 cat.?h-1。这表明了铜离子的引入提高了催化剂对CO2的还原能力。氧化石墨烯与氧化铈组成的杂化光催化剂负载同样量的铜离子,其甲醇的产量是15.00μmol?g-1 cat.?h-1,这表明氮原子的引入提高了对二氧化碳的还原能力。第三、以三聚氰胺C3N3(NH2)3为氮源,通过水热法合成了氮杂石墨烯与氧化铈组成的杂化光催化剂(CeO2-g-C3N4)。并通过X射线粉末衍射(XRD)、漫反射、透射电镜(TEM)和拉曼测定法等方法进行了表征。光催化结果表明,使用CeO2-g-C3N4催化剂负载铜离子后,复合光光照80min,测得甲醇的产率为257.22μmol?g-1 cat.?h-1。在相同的条件下,CeO2-g-C3N4未负载铜离子后光催化得到甲醇的含量为2.14μmol?g-1cat.?h-1。这表明了铜离子的引入提高了催化剂对CO2的还原能力。氧化石墨烯与氧化铈组成的杂化光催化剂负载同样量的铜离子,其甲醇的产率为15.00μmol?g-1 cat.?h-1..,这表明氮原子的引入提高了对二氧化碳的还原能力。