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最近几十年来由于化石燃料的大量使用加剧了温室效应和能源危机。在目前众多的解决方案中利用太阳能将CO2转化为燃料也就是光催化还原CO2的技术被认为是最理想的解决方案之一,受到了人们的广泛的关注。半导体光催化剂是目前最常用的光催化剂,但是其主要存在着可见光吸收能力差和光生载流子复合速率快这两个问题,制约了其光催化效率。基于此本文对这两个方面的问题进行了研究。首先论文利用聚多巴胺(PDA)作为光敏剂,采用原位氧化聚合的方法合成了 TiO2@PDA的复合物,并以此作为光催化剂研究PDA的光敏作用对TiO2光催化还原C02反应的影响。通过UV-vis和PL-decay光谱发现PDA可以明显提高TiO2的可见光吸收能力,并且可以延长其激发态电子的寿命。通过光催化实验考察了 TiO2的物相和PDA的厚度对反应的影响,发现PDA对锐钛矿TiO2产生CO具有促进作用,而对板钛矿和金红石相的TiO2则起到抑制作用。另外发现尽管在紫外-可见光下PDA厚度为5nm的锐钛矿TiO2的CO产量比PDA厚度为1nm的锐钛矿TiO2要高大约69.8%,但是通过N2对照实验、TGA和SSNMR技术发现PDA厚度更厚的锐钛矿TiO2产生的部分CO很可能来自于PDA自身结构的光降解,导致其产生更多的CO。其次利用铁电极化对光生载流子的分离效果,使用单晶单畴的钛酸铅(PTO)纳米片进行光催化还原CO2。发现尽管该纳米片的比表面积只有2.17m2/g,但是经过比表面积归一化后的PTO纳米片在有水条件下的CO产量是P25的21倍,而PTO纳米片在无水条件下的CO产量则是有水条件下产量的1.65倍。同时通过光催化循环稳定性测试发现循环4次反应后的PTO纳米片的反应活性几乎没有下降,从而证明了 PTO纳米片的高效性和稳定性。此外通过UV-vis、PL、XPS和球差电镜进一步证明了 PTO纳米片光催化反应后的颜色变化是由于其表面氧空位的形成造成的,最后利用SSNMR和FTIR初步探讨了 PTO纳米片表面的吸附物质和官能团在反应中的作用。