随着工业的快速发展，排放到大气中的CO2总量逐年增加，进而导致温室效应增强和全球气温变暖。因此,从根源上减少CO2的排放及实现其资源化成为亟待解决的全球性问题。通过太阳能激发半导体光催化材料，产生光生电子?空穴，诱发氧化?还原反应，可将CO2与水转化成碳氢燃料或其它化学品。该过程常温常压下进行，直接利用太阳能无需耗费辅助能源，被认为是理想的CO2转化方法。但目前光催化还原CO2效率还很低。光催化剂的设计与合成是解决效率问题的关键。半导体TiO2因其无毒、化学性质稳定、强的氧化还原能力、成本低等优点，成为研究最广泛、最深入的半导体材料之一。但是，TiO2光催化还原CO2的发展受三种重要因素制约，即光响应局限于仅占太阳光总能量~4%的紫外光、有限的光量子产率和TiO2与CO2之间较弱相互作用。人们对前两者进行了大量研究，通过染料敏化，金属和非金属离子掺杂，异质结、缺陷等方法，发展出许多光响应范围宽和光量子产率有所提高的钛基光催化材料。然而,对后者的关注相对较少。本研究构建了碱性CeO2与TiO2的复合光催化剂，通过CeO2增强催化剂表面对CO2分子的吸附、活化剂光学性质，进而改善光催化还原CO2的效能，具体研究内容如下： （1）采用二（2-羟基丙酸）二氢氧化二铵合钛（TALH）和硝酸铈为原料，通过一步水热法制备了高分散CeO2/TiO2，系统表征了其形貌、结构、光学特性及光催化还原CO2的活性。利用吸附量热法和原位红外技术，研究了CO2分子在催化剂表面的吸附和光催化还原CO2的反应微观过程。结果表明，高分散CeO2/TiO2增强了对CO2分子的吸附，其在样品表面主要存在三种吸附态：单配位碳酸根（m-CO32?）、双配位碳酸根（b-CO32?）和双配位碳酸氢根（b-HCO3?）物种。CeO2增加了表面吸附物种b-CO32?和b-HCO3?的生成，而它们在模拟太阳光辐射下更容易转化成活性中间产物CO2?另外，CeO2与TiO2形。成异质结，促进了光生电子-空穴的分离。CeO2/TiO2光催化还原CO2的活性显著高于单组分，这种归因于CeO2对CO2表面物种的调节以及光生载流子分离效率的提高。 （2）通过浸渍法制备了CeO2修饰的锐钛矿、板钛矿、金红石光催化材料，利用BET、紫外-可见漫反射及稳态荧光光谱、CO2-TPD等，研究其织构、结构、光学性质及CO2与催化剂表面的相互作用。研究表明，含Ce3+的CeO2增强了材料的可见光吸收、光生电子-空穴对的分离效率和对CO2分子的捕获，促使复合组分光催化还原CO2活性比单组分TiO2的高。XRD和显微拉曼光谱分析表明，CeO2与金红石相TiO2之间发生了强相互作用，导致金红石中产生了的Ti缺陷。这解释了CeO2/金红石光生电荷分离效率和光催化活性的提高程度明显高于相应的CeO2/锐钛矿和CeO2/板钛矿。CeO2/金红石光催化还原CO2产生CO的量比纯金红石高出了近3倍。 （3）以TALH和乙酸铈为原料，采用浸渍法，并通过不同气氛下（氧气和氩气）热处理，获得了不同Ce3+含量的CeO2/TiO2复合样品。各种表征结果表明，材料具有介孔结构，孔径分布较均匀，对可见光有较强的可见光吸收，光生电子空穴分离效率明显比单组分TiO2明显提高。Ce3+的含量对甲烷的选择性有明显影响。在惰性氛（Ar）下处理的CeO2/TiO2光催化表面的Ce3+含量最高，达62.2%，其光催化CO2产CH4的量是TiO2样品近4倍，是CeO2/TiO2（O2）的2倍。