由于化石燃料的大量燃烧,以及森林面积的不断减少,空气中CO₂的排放与日俱增,而CO₂是具有温室效应的气体,导致全球气温升高,南北极冰雪面积不断缩小,海平面升高,给人类的生活带来一系列问题,那么如何将CO₂加以利用,已受到广泛关注。CO₂综合利用主要包括以下三方面:CO₂储存利用、CO₂循环利用、CO₂转化利用。在CO₂转化利用中,将CO₂催化加氢制有机物,是将CO₂利用的重要途径。其中光催化还原CO₂、电催化还原CO₂都存在其自身的缺点:光催化还原CO₂中存在光生电子空穴复合率高、产物选择性差的缺点;电催化还原CO₂中存在过电位高的缺点。为了达到优势互补,我们选择的方法是光电协同催化还原法。光催化中存在的光生电子空穴复合率高、产物选择性差的缺点电催化正好可以弥补,而电催化中存在的过电位高的缺点光催化也刚好可以加强。光电协同催化还原CO₂的核心是催化剂的选择,这种催化剂具有比较负的导带,对可见光利用率高、并且可以耐受较高的负电位。在众多催化剂中,稀土半导体不失为一种好的选择。在光催化方面,稀土半导体具有窄带隙和负导带位,光催化还原能力强,是优良的光还原催化剂;在电催化方面,稀土半导体能耐受高的负电位,低温催化活性高,不易失活,中间产物少,产物选择性强,是CO₂电化学还原不可多得的优良催化剂。如此以来,在稀土半导体上电催化和光催化之间不再有拮抗,光催化还原与电催化还原之间得到有效统一,我们也希望能在如此优良的催化剂上实现光、电催化还原的协同增效。而稀土镧半导体是具有代表性的稀土半导体,在稀土镧半导体中,其氧化物以及硫化物不稳定,而LaCO₃OH比较稳定,所以我们选择LaCO₃OH为研究对象。我们采用水热法制备LaCO₃OH,得到的LaCO₃OH为白色粉末,将其负载到导电玻璃上做成电极,测试其一系列光电性质。从测试结果中,我们可以看出,LaCO₃OH的禁带宽度较大,对可见光几乎没有吸收,这就为接下来的研究带来了困难,我们想到的办法是调控其晶型结构,使其沿着某个特定晶面生长,来降低其禁带宽度,提高对光的利用范围。我们采用两种方法来调控其晶型结构:（1）利用酸调控其晶体结构的趋向生长,进而得到特定形貌的LaCO₃OH。（2）在晶体生长过程中,通过调控催化剂表面的亲疏水结构,从而得到不同晶面趋向生长的LaCO₃OH。为了减小LaCO₃OH的禁带宽度,提高对光的利用范围,我们利用酸调控其晶面结构,使其沿着某个特定晶面趋向生长。在LaCO₃OH中,三价镧离子是路易斯酸,具有很强的与氢氧根结合的能力,所以在水热法合成的过程中,随着溶液中pH的变化,调节溶液中OH-的浓度,进而改变LaCO₃OH的晶型结构以及形貌。那么如何调控水热过程中溶液pH的变化呢?我们所用的原料为硫脲,硫脲溶液加热到一定温度后就会发生水解,生成NH3、CO₂、H2S。反应开始时,我们调节溶液pH为1,随着反应的进行,硫脲水解生成的NH3与溶液中的酸反应,在反应过程中NH3、CO₂是慢慢释放的,所以pH是慢慢变化的,这样LaCO₃OH的晶型结构就得到调控,进而影响LaCO₃OH的形貌,由梭形结构逐渐变为椭球形。酸调控得到的LaCO₃OH,主要沿着（002）、（300）、（302）晶面趋向生长,禁带宽度降低0.4eV,提高了对光的利用效率,使光电催化性能得到提高,甲醇产率提高了近三倍。为了减小LaCO₃OH的禁带宽度,提高对光的利用范围,我们利用表面活性剂调控其晶面结构,使其沿着某个特定晶面趋向生长。在水热法制备催化剂时,加入不同HLB值的表面活性剂,表面活性剂含有一个亲水基一个亲油基,表面活性剂水溶液具有界面吸附性的特点,在催化剂生长过程中,会沿着某个特定的界面生长,使LaCO₃OH的晶型结构得到调控。得到两种不同晶型结构的LaCO₃OH,一种是六方晶系,一种是六方晶系和正交晶系,不同的晶型结构表现出不同的光电催化性质。使禁带宽度降低0.25eV,光电转化效率提高了20%,甲醇产率提高了近两倍。LaCO₃OH禁带宽度为3.95eV,很难被可见光激发,为了改善这种缺陷,将LaCO₃OH进一步煅烧,进行煅烧温度、煅烧时间的筛选,得到La₂O₂CO₃,禁带宽度为2.82eV,降低1.1eV,增加了对可见光的利用范围。甲醇产率比LaCO₃OH提高了近五倍。