随着社会经济的快速发展,温室效应和能源短缺的问题日益突出。目前我国的能源绝大多数仍然来自于化石燃料的燃烧,一方面化石燃料属于不可再生资源,另一方面,化石燃料燃烧产生大量CO₂,是造成温室效应的主要原因之一。光催化还原CO₂生成CO和CH₄等烃类能源气体,为同时解决能源和环境问题供了新途径。研制高效、廉价的光催化剂是光催化还原CO₂技术的关键,本论文在具有一定活性的TiO₂基体基础上,尝试采用不同方法对其进行表面修饰,担载贵金属进一步高TiO₂半导体的光催化活性。本论文的主要研究内容及结论为:四甲基胍表面修饰TiO₂催化剂的设计、制备及其光催化还原CO₂性能。我们制备了四甲基胍前驱体,并用该前驱体成功对TiO₂进行表面修饰。得到的四甲基胍表面修饰的二氧化钛催化剂与对照组样品相比,光催化还原CO₂的活性明显升,产物CH₄的选择性有所高。我们认为是因为四甲基胍有机基团中的C=N键能够帮助其吸收并活化CO₂,形成大π键。同时有机基团的摆动更有利于活化后的CO₂分子与催化剂的活性位点接触,有利于催化转化过程的发生。不同制备方法制得的贵金属Ru修饰的TiO₂催化剂及其光催化还原CO₂性能。在具有特定晶面结构的TiO₂基础上,分别采用NaBH₄法、H₂还原法和有机相热还原法制备Ru/TiO₂催化剂。发现未经还原时钌多以氧化物形式存在,经H₂还原后,金属钌多以Ru⁰的形式存在,对CO₂的吸附能力增强,催化剂的还原活性也得到了明显升,因此认为Ru⁰是光催化还原CO₂的主要活性物种。用有机热还原法制备Ru/TiO₂催化剂时,PVP用量影响催化剂光还原活性,在PVP用量与贵金属用量摩尔比为1:5时,催化剂活性最佳。Pt、Ru双金属修饰TiO₂催化剂的制备及其光催化还原CO₂性能。制备了双金属修饰的催化剂Pt-Ru/TiO₂,发现与Pt或Ru单金属修饰的催化剂相比,Pt-Ru/TiO₂光催化还原活性增强,尤其是产物CH₄的选择性得到改善,从70%高到87%。同时,对造成Ru或Pt单金属修饰的催化剂CH₄选择性不同的原因进行了深入研究。认为分解水产生H₂的反应,不仅仅是CO₂光还原的竞争反应,同时也对促进CH₄的生成起到关键作用。