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本论文主要针对Pt-MgO-TiO2和SrNb2O6纳米片催化剂上CO2光催化还原反应，在催化材料的设计合成、催化性能、结构表征和反应机理等方面开展研究和讨论。 针对光催化还原CO2反应，反应模式显著影响产物分布。研究发现气-固反应模式相对液-固反应模式具有更高的光催化还原CO2的选择性。贵金属助剂对于促进光生载流子的分离具有显著的效果。对比了贵金属的种类、还原方法、负载量等因素对贵金属负载的M-TiO2催化剂的光催化还原CO2性能的影响，发现利用光还原法制备的0.5％ Pt-TiO2具有最高的催化活性。研究对比了不同酸碱性氧化物修饰的Pt-MOx-TiO2催化剂上光催化还原CO2的差异，发现各催化剂上CH4的生成速率和CO2的化学吸附量之间存在很好的线性相关性，CH4的生成速率随着CO2化学吸附量的增加而增加。其中，MgO修饰的0.5％ Pt-1％MgO-TiO2催化剂催化活性最佳。结合反应及物理化学表征方法对Pt-MgO-TiO2体系催化剂的结构以及影响光催化还原CO2性能的因素进行了较深入的研究，并对催化反应机理进行进一步探讨。研究发现Pt和MgO的协同效应提高了催化剂表面电子密度和CO2的化学吸附量，这种协同效应是Pt-MgO-TiO2催化剂高选择性生成CH4的主要原因。CH4主要通过CO2的直接光催化还原反应生成。 针对碱（土）金属铌酸盐体系催化剂的研究发现碱（土）金属铌酸盐相对TiO2具有更高的光催化还原CO2的选择性，其中SrNb2O6的活性最高。利用水热法制备了不同形貌的SrNb2O6纳米颗粒、纳米棒和纳米片材料，并对其形貌、结构、比表面积、CO2化学吸附量以及瞬时光电流等进行表征。研究发现SrNb2O6纳米片的高活性主要是源于其独特的二维片状结构所具有的较强的分离光生载流子的能力，其较大的比表面积和较大的CO2吸附量也有助于CO2的光催化还原。此外，通过对水热时间、水热温度、铌/锶比、锶源及前驱体悬浊液的pH值等水热条件的考察，我们推测SrNb2O6纳米片的形成经历了一个先溶解再晶化的过程，pH值在水热形成SrNb2O6纳米片的过程中起关键作用。