不断增长的全球能源消耗再加上严重的环境问题,正在敦促人类去寻求与开发能够推动整个社会可持续发展的清洁可再生能源。相比于传统的化石能源,太阳能是一种清洁环保、取之不尽、用之不竭的可再生能源。植物界的光合作用是最有代表性的转化太阳能的方式。在地球的二氧化碳循环中,如果能将太阳能引入,人为促进从二氧化碳到能源物质的转变,实现碳的循环利用,无疑对能源和环境危机都是一个有力的解决手段。本课题模仿自然界卟啉分子,致力于构筑有效的化学环境,实现光电催化二氧化碳到能源物质转变。一,我们研究探索了半导体新的修饰方法,通过共价键将卟啉分子修饰在TiO₂半导体表面,通过这种多胺基的半导体表面化学环境,有效提高二氧化碳吸附和转化。为了不采用牺牲试剂,我们选择了铁镍修饰的钒酸铋作为阳极,同时实现水的氧化和二氧化碳的还原。这样组装的人工光合成电池可以高效地实现二氧化碳到甲醇的转化。二,为了进一步提高催化剂的效率和稳定性,合成多碳链的化学品,我们精心设计合成了一种双卟啉组分金属有机框架（MOF）。在这种材料中,我们将不同的催化活性中心引入以构筑复杂的化学环境,通过分子间的协同作用,实现了高级碳氢化合物的合成。