随着全球人口的不断增长与现代工业化进程的快速发展,各国对能源的需求越来越大。煤炭、石油和天然气等化石燃料作为人类社会的主要能量来源被过度开采和巨大消耗,促使大气中以CO2为主的温室气体浓度急剧增加,打破了自然界碳循环的平衡,导致的“温室效应”等环境问题已经引起各国研究学者的担忧和重视。“人工光合成”是依据自然界绿色植物的光合作用,以半导体材料为催化剂,CO2为原料,在太阳光的照射下将CO2和H2O转化成碳氢化合物。不仅降低了大气中温室气体CO2的浓度,同时又生成了含碳化合物,缓解的能源短缺,实现了能源与环境的“双赢”。在过去的很多研究工作中,各种纳米光催化材料已经用不同的方法成功合成了,而光催化剂的尺寸、维度、暴露晶面、表面结构等对其光催化性能有着直接影响。主要有以下两个方面的工作:(1)通过简单的水热法合成了非晶态Ta2O5微米球,经过高温氮化后获得了单晶,多孔的TaON微米球。氮氧化物TaON的带隙较小,在可见光下具有高效光催化活性,能更有效地利用太阳光。和商用的Ta2O5氮化后获得的块材状TaON相比,在光催化还原CO2为乙醛和乙醇的过程中,TaON微米球的多孔球体结构可以增加CO2在催化剂表面的吸附和反应活性位点,缩短电荷从内部到表面的传输距离,同时可以使入射光发生多步折射和散射,延长光的传播路程,从而增强样品的光吸收,提高光催化活性。另外,贵金属Pt的担载使光催化效率进一步提高,同时可以调整转换产物的选择。(2)在没有任何配位剂或表面活性剂的帮助下,用简单的水热/溶剂热法合成单分子层的InVO4单晶纳米片,其厚度约为0.5-0.7nm,对应于一个晶包大小的正交系InVO4。光照前后,通过开尔文探针显微镜(KPFM)对不同形貌的InVO4样品的表面电势进行探测,结果表明单分子层厚度的纳米片的载流子分离能力较强。相对于固相烧结获得的块材状InVO4,超薄InVO4纳米片具有较快的电荷分离速率,更多的反应位点,较长的电荷寿命和较高的活性暴露面,从而显著提高了二氧化碳光催化性能。助催化剂Pt和RuO2的担载能有效实现光生电子和空穴的分离,从而进一步提高材料的光催化活性。另外,InVO4纳米片对丙酮有良好的气敏响应能力,可作为新型气体传感器。