目前光催化还原二氧化碳（CO₂）技术是可以同时解决温室效应和缓解能源危机的有效途径之一,而且由于光微流反应器较常规反应器具有结构简单、比表面积高、光分布均匀、反应时间精确可控等优点,因此将光微流体技术应用到光催化还原CO₂方向具有广阔的前景。但现有的实验技术手段难以对微反应器内部物质的流动、传递和反应过程进行实时追踪观察以研究和揭示其一般规律。所以本文首先运用计算流体力学（CFD）技术并通过FLUENT软件自定义组分输运方程和光催化化学反应速率,对平板微反应器内的光催化还原气相CO₂过程进行了数值模拟研究;再结合可以强化传质的倒置凸台微反应器,同样运用数值模拟的方法研究了反应器结构改变对光催化传质过程和化学反应速率的影响。其次,由于两相流的存在可以对微反应器内的物质输运起到强化作用,所以制作了底面负载微纳催化层结构的微反应器,并通过实验的方法研究了微反应器内不同两相流状态对光催化转化CO₂过程的影响。主要研究内容及结论如下:（1）分别运用Langmuir-Hinshelwood（L-H）模型和自定义的动力学传质模型对平板微反应器内光催化还原气相CO₂过程进行数值模拟。发现动力学传质模型与实验结果更为相符,说明在微反应器内光催化转化CO₂的过程中,反应物质传递对反应速率的大小起到主导作用。此外,随着反应物入口流量的增大,相应的产物产量先增大后减小,当CO₂入口流量为2 mL/min时,模拟所得产物CH₃OH、C₂H₅OH的量均到达最大,分别为25.66μmol/g-cat?h和40.49μmol/g-cat?h,此时CO₂的转化率达到最高。同时建立了与雷诺数相关的传质特性关联式。（2）运用动力学传质模型对倒置凸台微反应器内光催化还原气相CO₂过程进行数值模拟。发现凸台的存在起到了强化传递反应物质的作用,从而有效提高了反应速率。随着反应物入口流量的增大,产物产量先增大后减小,当CO₂入口流量为3.5 mL/min时,模拟所得产物C₂H₅OH的量到达最大为100.34μmol/g-cat?h,此时CO₂的转化率达到最高。同时建立了传质特性关联式。（3）对底面负载微纳催化层结构的微反应器开展两相流光催化还原CO₂实验。发现相比于纯液相工况,当反应物为气液两相状态时,光催化反应效率更高。当液相入口流量固定时,随着气相入口流量的增加,产物CH₃OH产量相应提高;而当固定气相入口流量时,随着液相入口流量的增大,相应的产物CH₃OH产量呈现先增大后减小的趋势。当气相流量为70μL/min、液相流量为1 mL/min时,产物CH₃OH产量达到最大,为262.22μmol/g-cat?h。