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将CO2通过光催化的方式转化为CH4有利于缓解全球变暖、推进低碳经济。然而,合成具有高效的二氧化碳转换效率的复合光催化剂始终面临着严峻的挑战,这是因为半导体中的光生电子-空穴对大部分在半导体内部进行了复合以及半导体表面上的二氧化碳分子的吸附和活化能力很低。同时,由于紫外光占太阳光的比率很低,因此,合成利用可见光或近红外光的半导体,然后负载贵金属的光催化剂是提高二氧化碳还原的光催化性能的有效途径。本文主要是通过引入高指数晶面的贵金属和具有孪晶缺陷的贵金属对助催化剂进行合理的修饰,提高助催化剂表面的催化活性位点,最终增强光催化CO2还原性能。主要的研究内容如下:1、通过引入高指数晶面的助催化剂可大大提高CO2光催化还原成CH4的性能。在这项工作中,和PtCunanocubes相比,PtCuconcave(730)负载在C3N4纳米片上,作为助催化剂大大增强了光催化CO2还原的光催化活性和选择性。通过密度泛函理论计算得出,(730)高指数晶面具有更多的低配位金属活性位点来增强CO2的吸附和活化能力,而对Pt来说,引入Cu之后,由于双金属之间的协同效应,有利于CH4的选择性。这项工作突出了在CO2转化中助催化剂的合理晶面设计可以提高光催化性能。2、通过负载孪晶缺陷的Pd助催化剂可以大大提高CO2还原反应的光催化性能。在这项工作中,我们将具有孪晶缺陷的Pd二十面体与没有孪晶缺陷的Pd纳米四面体均原位生长到C3N4纳米片上,前者有效地提高了 CO2还原为CO和CH4的光催化性能。Pd助催化剂表面暴露的孪晶界面线是CO2还原反应的高催化活性位点。基于所提出的机理,我们进一步通过降低Pd二十面体助催化剂的尺寸和增加孪晶界面线的密度增强CO2的光催化活性和选择性。这项工作证明助催化剂表面的缺陷工程是实现高性能光催化的新途径。