人类的频繁活动以及能源需求量的不断攀升,导致二氧化碳的排放量增加,造成了温室效应不断加剧,促使人类寻找各种各样的方式来减少大气中CO2的含量。其中利用光催化技术催化还原CO2合成碳氢化合物可以实现碳循环和能源供应。由于低转换效率阻碍了它在工业生产中的发展及应用,由此寻找高效的催化材料,提高催化反应的能量转换效率是催化还原CO2的关键。在众多的催化材料中,介孔纳米催化材料具有较大的比表面积、较强的吸附能力、更多的活性中心等优点；在光解H20制氢、催化CO2还原领域表现出优异的催化性能,是一种具有开发潜力和应用前景的催化材料。本文中,我们使用硬模板法合成不同形貌和孔径大小的介孔WO3在光热耦合条件下催化还原C02。三氧化钨的氧空位含量比较少,然而氧空位又是诱发三氧化钨催化性能的起源,氧空位将有助于产生更多的催化剂表面缺陷,因为陷阱效应的存在,加速表面的光生电子转移速率,同时也能将CO2还原成C/CO,从而提高三氧化钨催化还原二氧化碳生成碳氢化合物的能力。具体的研究工作和成果包括以下部分：1.具有氧空位介孔WO3-x催化剂的制备及其光热催化性能研究我们利用介孔二氧化硅分子筛（KIT-6）作为硬模板,硅钨酸水合物作为制备三氧化钨的前驱物,采用静置、超声-双溶剂法和固体焙烧实验方法成功合成了三维有序介孔三氧化钨。研究表明,m-WO3具有大的比表面和孔容,有效增加了催化反应活性位；介孔三氧化钨有序的孔道结构和高的结晶度,大大降低了光生电子-空穴对的复合,从而促进了光热耦合催化还原CO2的性能。在不同温度下H2热处理的m-WO3催化剂的禁带宽度由2.76eV降低至2.31eV,催化剂红移现象明显。随着H2热处理温度的不断升高,产生氧空位浓度也随之升高。可以有效提高光热耦合效率,促进催化还原CO2生成碳氢化合物。2.纳米钼负载具有氧空位介孔W0_3-x催化剂的制备及其光热催化性能的研究以不同形貌的KIT-6作为硬模板,采用“超声-双溶剂”法合成了不同形貌的介孔WO3。通过水热法负载纳米Mo,制备纳米Mo负载具有氧空位介孔W0_3-x催化剂。Mo纳米粒子的负载可以有效降低m-WO3-x的带隙宽度,同时也成为光生电子的捕获中心,促进表面光生载流子的分离。光热催化CO2和H20生成CH4和CH3OH的实验表明,在光热耦合条件下,m-Mo/WO3-x具有良好的催化CO2还原生成甲烷和甲醇性能。良好的光热催化活性归因于氧空位的形成,可以提高催化还原CO2生成碳氢化合物的性能。3.反蛋白石结构W0₃催化剂的制备及其光热催化性能研究采用垂直沉积自组装法制备聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）球是一项较为简便的操作。在制备模板时控制MMA的添加量可以控制PMMA胶体球的粒径,从而控制反蛋白石结构的孔径。不同孔径的Three-dimensional-WO3（3DOM-WO3）通过偏钨酸铵为前驱体溶液的胶体晶体模板法制备而成。通过光照,成功制备纳米Au负载3DOM-WO3光热催化剂,该催化剂的结构稳定和纳米Au颗粒沉积在内壁表面上分散度高、大小均匀。反蛋白石结构光效应可以提高太阳辐射和有序大孔提高吸收效率反应物分子的扩散。此外,金纳米颗粒沉积在W0₃面可以吸收更多的可见光和诱导对金纳米颗粒增强Surface Plasmon Resonance（SPR）效应激发电子W0₃催化C02成CH4。3DOM-Au/WO3催化剂表现出良好的光热催化还原性能C02与H20产生碳氢化合物。3DOM-WO3光热催化剂负载Au纳米粒子可能具有金属协同效应的基础研究和潜在的实际应用。4.具有大孔径介孔W0₃催化剂的制备及其光热催化性能研究以不同形貌的扩孔Si0₂微球作为硬模板,硅钨酸水合物为制备三氧化钨微球的前驱物,将三氧化钨引入到扩孔的二氧化硅微球孔道中,空气气氛中焙烧,制得的负载W0₃的介孔二氧化硅微球用HF水溶液除去介孔二氧化硅即得大孔径的介孔W0₃微球。最终得到的介孔W0₃微球孔径可达4.5nm左右,且该制备方法简单,室温条件。有序的孔道结构、高的比表面积和高的结晶度,减少光生电子-空穴对的复合,促进光热催化还原CO：生成碳氢化合物。