将光化学辅酶再生与氧化还原酶的催化过程相偶联,构建生物催化的人工光合作体系,合成人类所需的燃料或化学品,对于解决环境和能源问题具体有重要意义。其中,制备和应用高效的可见光活性催化剂是实现这一过程的关键。石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种具有可见光响应活性的聚合物半导体材料,可以作为光催化剂应用于辅酶再生及其他领域。但是存在光生电子-空穴易复合、量子产率较低等问题。为了解决上述问题,本文采用超声辅助水热法将WS2负载在g-C3N4上,制备一种WS2/g-C3N4复合催化剂,并通过与甲酸脱氢酶、甲醛脱氢酶和乙醇脱氢酶三种酶催化的级联反应相偶联,构建人工光合体系,实现CO2到甲醇的转化。主要研究内容和结果如下:1)通过超声辅助水热法制备了一系列含不同比例WS2的WS2/g-C3N4复合材料,并通过不同的光催化实验检测了它们的光催化性能。实验结果表明,5 wt%WS2/g-C3N4的光催化性能最高,4小时内催化辅酶再生产率可以达到35%左右,大约是单独的g-C3N4的3-4倍。通过与甲酸脱氢酶、甲醛脱氢酶和乙醇脱氢酶三种酶催化的级联反应相偶联,10小时内甲醇产率为372.1 μmolh-1gcat-1,达到了单纯g-C3N4的7.5倍的效率。此外,罗丹明降解试验也表明5wt%WS2/g-C3N4的光催化性能最高,可以在1小时内完全降解10 mg/L的RhB溶液,降解速率是单独g-C3N4的2.6倍。从这些实验证明了 WS2掺杂可以显著提升g-C3N4的光催化性能。2)通过 XRD、FT-IR、TEM、EDS、XPS、BET、TGA、PL 等多项表征手段对WS2,g-C3N4以及所制备的WS2/g-C3N4复合催化剂的理化性质进行了系统的表征,并对复合催化剂活性提高的机理进行了分析。推测WS2与g-C3N4之间形成一种异质结结构,由于g-C3N4的价带和导带均高于WS2,而WS2的导带高于g-C3N4的价带,因此在光催化反应过程中,g-C3N4导带上的激发电子将会迁移到WS2的导带,而WS2价带上的空穴会移动到g-C3N4的价带,从而促进了光生电子和空穴的有效分离,使光催化的效率得到提高。