半导体光催化技术作为解决环境污染和能源紧缺的有效途径,一直受到广大科研工作者的关注。然而,太阳能利用率低和量子转换效率低,始终是制约光催化技术实际应用的两大难题。把半导体光催化技术与金属等离子共振原理相结合,构建等离子体共振金属—半导体异质结构纳米材料是当前光催化材料发展的热点方向,为我们解决以上问题提供了新的思路。本论文以不同形貌的纳米金(棒状、锥状、片状)为“核”,半导体二氧化钛为“壳”,构建了具有等离子共振金属—半导体核壳异质结构的材料。并以其中包裹了金纳米棒的核壳异质结构材料做为代表,结合相关物理化学表征,探究了在包裹不同厚度二氧化钛的情况下,其光催化还原CO2的性能及作用机理。本论文主要包含两部分工作:(1)核壳异质结构的构建,即以聚丙烯酸钠(PAA)为改性剂,三氯化钛(TiC13)作为钛源,利用湿化学法和静电作用,使二氧化钛包裹在金纳米棒上,从而构建出具有核壳异质结构的等离子共振材料。通过Zeta电势和UV-VIS对改性过程进行表征和验证;对于影响包裹的三个主要因素(溶液PH、PAA分子量、反应时间)进行了探讨,以此来优化实验条件。(2)等离子体光催化还原CO2性能研究,即在上一章得到的优化实验条件的基础上,合成了不同厚度二氧化钛(3nm、10nm、20nm、50nm、110nm)包裹的金纳米棒材料,结合TEM、EDX、XPS、UV-VIS等一系列表征手段及电子转移过程的动力学研究,探究了光催化还原C02的性能及作用机理。论文得到以下主要创新结果和结论:(1)相较于传统金纳米棒合成方法,我们发现,改变弱还原剂AA的用量(1.55ml-1.30mL),也可以使金纳米棒溶液的纵向吸收峰发生改变(630nm-850nm)。在此基础上我们提出并证实了在形成金纳米棒的过程中,消耗Au+方面存在一对相互竞争的过程,即加入的金种子生长出金棒形状的需要和金棒两端持续生长的需要。以上发现与结论对理清金纳米棒的生长机理具有重要的参考价值。(2)发展了一种新的二氧化钛包裹纳米金核壳异质结构的制备方法,并且通过改变合成条件,实现了对于包裹厚度的精确控制和大范围跨度调变(3nm-110nnm)。与此同时,我们利用这种自组装方法成功的包裹了其它形貌的纳米金材料(三角片状、锥状),说明该方法也具有普遍适用性。(3)由于合成的核壳结构材料包裹厚度均一、分散性良好且产率较高,首次利用该材料实现了全波段下光催化还原CO2的反应,并通过包裹不同厚度二氧化钛,从材料空间与光催化活性关系这一新角度,结合飞秒瞬态吸收光谱,证实了等离子纳米金所产生的热电子可以注入到半导体二氧化钛的导带,随后迁移至表面发生反应。这些研究结果为阐明等离子体金属与半导体间的作用机制提供了理论依据。