由于化石燃料的大量消耗造成了每年都有数十亿吨的二氧化碳（CO2）排放到大气中，导致了严重的温室效应问题。CO2作为空气组分之一的温室气体，化学性质不活泼、热稳定性很高、且不能燃烧，如何降低其在空气中的相对浓度，减少碳排放，不少世界组织和国家纷纷出台应对气候变化的政策，对CO2的捕集和利用也因此成为研究者关注的热点。而利用太阳能将 CO2催化转化为高附加值的化学物质，不仅可以缓解温室效应，还可以实现 CO2资源的有效综合利用。目前，CO2催化转化相关研究多集中在C1产物（CO和CH4等），本课题拟利用光响应能力优良的g-C3N4和MIL-125（Ti）材料通过金属改性的方法分别引入具有宽带隙（3.3eV）的氧化锌（ZnO）半导体材料以及在限域空间内引入氧化铜（CuO）量子点，设计并制备相应的催化剂，在模拟太阳光条件下，以H2O为还原剂开展CO2转化为C1以及C2+高附加值产物的研究。
　　选用MIL-125（Ti）、尿素、乙酸锌为前驱体，通过一步煅烧法合成了TiO2/ZnO/g-C3N4 （CNTZ）三元体系催化剂，并将该催化剂应用于光催化CO2和H2O的反应。研究显示， ZnO作为一种宽禁带半导体材料，可与TiO2、g-C3N4紧密连接形成异质结结构，从而通过快速的电荷转移和空间电荷分离来提高光的利用率，使得复合催化剂可以有效的利用模拟太阳光进行CO2光还原反应。当乙酸锌、MIL-125（Ti）、尿素的质量比为1:1:15时，合成的催化剂CNTZ（1）光催化活性最好，光照3 h，CO和CH4的产量分别达到515.2μmol/g和400.3μmol/g。
　　选用 MIL-125（Ti）作为活性载体，利用 CuO 量子点对可见光的优良吸收特性及MIL-125（Ti）的约束作用，通过络合氧化方法将CuO量子点封装在MIL-125（Ti）的金属有机骨架的孔隙中制备出CuO@MIL-125（Ti）催化剂。当CuO量子点的负载量为1.0 wt%时，CO和CH3OH的产量可以达到224.1μmol/g和53.5μmol/g，分析可能的原因是：CuO量子点与MIL-125（Ti）催化活性中心的紧密接触可以缩短电荷转移距离从而提高光诱导电荷分离效率，但由于水产生的氢离子的浓度不高，不足以使产物进一步向C2+化合物转化。
　　为了获得 C2+高附加值醇醛类产物（CH3CHO、CH3CH2OH）引入质子化 g-C3N4，将CuO@MIL-125（Ti）与质子化g-C3N4进一步结合制备出g-C3N4/CuO@MIL-125（Ti）复合光催化剂。结果表明，2.5％g-C3N4/1％CuO@MIL-125（Ti）光催化活性最高，其中CO、CH3OH、CH3CHO 和 CH3CH2OH 的产量分别高达 180.1μmol/g、997.2μmol/g、531.5μmol/g 和 1505.7μmol/g。因为 CuO 量子点能够有效吸附光生电子，同时质子化g-C3N4能够有效捕获空穴，空穴聚集对水有强氧化作用，可以为光催化反应提供更多的氢离子。本工作为CO2光催化还原产生C2+醇醛类产物提供一条有价值的途径。