能源危机和环境污染是全球最严重也是最亟待解决的问题。为了减缓能源危机和促进全球碳循环,通过光催化技术将CO2转化为太阳能燃料无疑是一种“一石二鸟”的有效策略。目前,已经有大量的半导体被证明可以作为光催化剂用于CO2还原。然而传统的半导体光催化剂通常具有光生载流子复合严重、表面活性位点有限、CO2捕获能力低以及光吸收能力差等缺点。这些缺陷严重制约了这些半导体光催化剂的光催化反应活性。石墨炔(GDY)是一种新型的由sp-和sp2-杂化碳原子共同组成的二维全碳材料。这种碳材料具有巨大的比表面积,丰富的表面活性位点以及极高的电子迁移率。而它独特的缺电子结构更有利于转移和捕获电子,从而促进了光生电子和空穴的分离,提高光生载流子的存在寿命。本论文主要研究了石墨炔作为助催化剂对半导体光催化二氧化碳还原的性能的影响。本文主要内容如下:1.合成CdS/GDY复合材料用于光催化二氧化碳还原研究。通过溶剂热法合成了 CdS纳米颗粒,并在此过程中加入GDY纳米片,使CdS纳米颗粒原位生长在GDY纳米片上。用相同的方法制备出了传统的CdS/石墨烯复合材料作为对比。与纯CdS纳米颗粒和CdS/石墨烯复合物的相比,含有0.5 wt.%GDY助催化剂的CdS/GDY复合样品的光催化性能显著提升,CO2总转换率可达18.72 μmol·g-1·h-1,是纯CdS纳米颗粒的13.10倍,CdS/石墨烯复合物的1.25倍。时间分辨荧光光谱、X射线光电子能谱、电子顺磁共振、光电化学测试和理论计算证明CdS和GDY之间具有强大的界面耦合作用,这种作用不仅为电子传输提供了更方便的途径,提高了电子转移效率,而且使光催化剂表面产生了大量硫空位,这些硫空位可以作为电子阱捕获光生电子,促进了光生电子和空穴的有效分离,提高了催化剂的光催化二氧化碳还原性能。2.制备出了 Bi2WO6/GDY复合光催化剂用于光催化二氧化碳还原研究。通过一步水热法合成Bi2WO6纳米片,并在水热过程中加入了 GDY。与纯Bi2WO6纳米片相比,Bi2WO6/GDY复合样品的二氧化碳还原性能显著提高。性能最好的Bi2WO6/GDY复合物(负载3.0 wt.%GDY)的总CO2转换产率为2.36μmol h-1 g-1,约为纯Bi2WO6的5倍。通过研究发现,石墨炔可以有效地促进光生电子-空穴对的分离,同时提供更多的表面活性位点,促进二氧化碳的传输和吸附。这项工作证明石墨炔可以作为的光催化二氧化碳还原的高效助催化剂,为探索石墨炔类碳材料在能量转换领域的应用提供了新的见解。