太阳能半导体光催化技术可将CO2转化为高附加值的化学品或燃料，既减少CO2排放量，解决温室效应带来的环境问题，又实现可再生能源作用下的碳资源化循环利用，已成为了未来新能源开发的重要研究方向之一。然而，单一光催化剂难以同时兼顾良好的光响应程度、CO2吸附和载流子分离能力。因此，设计与开发高效的复合光催化剂体系实现光催化CO2还原和提高还原产物的定向转化及收率具有重要的科学意义。
　　从物质属性和光还原CO2基本原理出发，本论文，首先，选择合理带隙结构的光催化剂Bi2MO6(M=Mo,W)，在保证科学利用太阳光的同时价导带能级电位与反应物电势电位相协调；其次，选择高CO2吸附能力和大比表面积的载体活性炭球（ACSs）固载Bi2MO6，优化其光生电子-空穴对的分离效率，构筑高效太阳光响应、高CO2吸附、高还原性能的固载型Bi2MO6/ACSs复合光催化剂体系，主要研究内容如下：
　　（1）Bi2WO6/ACSs的制备及光催化CO2还原性能研究
　　第一，通过悬浮聚合法制得酚醛树脂球并进一步炭化活化得到球形度良好的ACSs载体，在水热合成Bi2WO6过程中引入量身定做的ACSs载体，制得负载均匀的Bi2WO6/ACSs复合光催化剂；第二，结合XRD、XPS、SEM、UV-vis DRS、PL、BET、CO2吸附等温线等表征手段对比研究了Bi2WO6和Bi2WO6/ACSs样品的晶相结构、化学组成、形貌特征、光吸收性质、光电特性以及吸附CO2能力；第三，在模拟太阳光照射下，对比研究了Bi2WO6和Bi2WO6/ACSs的光催化CO2还原活性和稳定性。最后，提出了Bi2WO6负载于ACSs后的活性增强机制，即，Bi2WO6适配的能带结构和优异的氧化还原能力与ACSs良好的CO2吸附性能和导电子能力的协同作用。该工作预示了，ACSs载体可作为优异的载体应用于高效光催化CO2还原催化剂体系的构筑。
　　（2）ACSs辅助3D Bi2MoO6微球光催化CO2还原性能研究
　　基于ACSs优异的吸附CO2及导电子能力，设计了ACSs辅助3D Bi2MoO6微球的光催化剂体系。首先，利用简易温和的浸渍法将由片状堆叠而形成花球状的3D Bi2MoO6负载于ACSs表面，制得Bi2MoO6/ACSs样品；其次，XRD和SEM分析结果表明，所制得的Bi2MoO6晶相良好，且均匀负载于ACSs表面，Bi2MoO6的结构形貌和颗粒大小负载前后无明显变化，并详细对比分析了XPS、EDX、DRS、BET、CO2吸附等温线、EIS、瞬态光电流等表征结果；最后，在模拟太阳光照射下，评价了所制样品的光催化CO2还原性能，Bi2MoO6/ACSs样品表现出优异的光还原CO2活性、选择性和稳定性，其CO产率是纯Bi2MoO6的1.8倍，且四次循环使用后的CO产率仅降低约10%，并提出了Bi2MoO6/ACSs光催化还原CO2的作用机制。
　　研究表明，毫米级ACSs可有效提高Bi2MO6催化CO2还原活性和稳定性，并有望扩展至担载其他Bi基半导体材料以及粉体催化剂体系的构建，为推进太阳能光催化CO2绿色转化的工程化研究提供良好的基础科学数据。