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近年来CO2排放量逐年上升,空气中的CO2含量增加引发一系列环境问题,如海平面上升、温室效应、生态气候变化等。如何有效地降低空气中CO2的含量,成为当今世界的一大难题,引起了全球科研究者的极大兴趣。此外,二氧化碳是无毒、丰富廉价、可循环利用的碳资源。电催化还原与光催化还原CO2以水为氢源,以太阳光为动力,是洁净、环境友好型技术,因此成为CO2还原领域的研究热点。另一方面,合适的催化剂是CO2还原过程中的一个主要问题。近年来,窄带隙半导体Fe2O3(2.2eV)的应用备受关注。能够吸收600nm以下的太阳光,占太阳光谱的40%以上,而且具有无毒、成本低廉等优点。CuO是一种窄带隙半导体,它具有优异的电催化性能和产物选择性。脉冲电沉积法制备CuO FCs/Fe2O3NTs,片状CuO构成的花簇均匀分布在Fe2O3NTs表面。CuOFCs修饰到Fe2O3NTs后,对可见光的吸收明显增强。由UV-vis DRS和XPS测试计算得到其能隙窄化为1.84eV,导带和价带的电势位置分别位于-0.79eV和1.05eV。光电催化还原CO2的产物分析表明,主要生成产物为甲醇和乙醇,甲醇、乙醇在6h时含量分别达到1.00mmol L-1cm-2和107.38μmol L-1cm-2。SnO2是一种优异的电催化剂,采用水热法制备具有特殊晶面的SnO2纳米棒,其特殊晶面是(110)和(101)。根据SEM和XRD分析结果,对SnO2NRs的生成过程做了推理。随着水热反应时间的延长,从60分钟到90分钟再到120分钟,SnO2从无规则的纳米棒到四折对称结构再到六折对称结构。其中水热时间为120分钟时的样品具有最佳的光催化和电催化性能。从光催化角度而言,该SnO2NRs/Fe2O3NTs复合催化剂的导带电势是-0.75eV,对CO2有足够的还原能力,而且价带位置是1.82eV,对H2O有足够的氧化能力,为还原CO2提供氢源。从电催化角度而言,-1.1V时该催化剂对CO2的净还原电流密度是单独Fe2O3的7.48倍。从产物甲醇产量的分析可得,该催化剂在光电还原条件下得到的产物量(还原时间为6小时时,甲醇产量是2.05mmol L-1cm-2)高于单独光催化还原与单独电催化还原的简单加和,而且还高于单独SnO2和单独Fe2O3光电催化还原的加和。因此该体系中含有两个协同效应,一是光催化和电催化的协同,二是SnO2和Fe2O3的协同。Cu2O也是一种窄带隙半导体氧化物,对还原产物有高的选择性。通过恒电位沉积法制备Cu2O MSs/Fe2O3NTs复合催化剂,Cu2O微米球在基底上均匀分布。通过一系列光电性质表征可知,Cu2O不仅提高了Fe2O3对光的吸收度,而且进一步窄化带隙为1.96eV,能够吸收更多的太阳光。该催化剂还原CO2的主要产物是甲醇,还原时间为6小时时,甲醇产量是4.94mmol L-1cm-2。从产物产量上分析,该催化体系中存在光催化还原与电催化还原的协同效应。本文主要制备了三种新型催化材料,应将其应用到CO2还原中,取得了很好的效果。这些催化剂的设计为高效光电双催化界面催化剂的研制提供了新思路,也为今后光电还原CO2制液态碳质燃料提供了实验基础和理论基础。