大气中CO2含量的不断增加以及化石燃料的大量消耗,导致了全球气候变暖以及能源短缺。利用自然界中无穷无尽的太阳光能转化CO2为有用的化学品可以有效缓解这两个问题。然而,目前已应用于光催化还原CO2的材料的转换效率远远低于实际应用的要求,因此构筑高效光催化还原CO2材料一直是本领域研究的核心。共价三嗪有机聚合物(CTFs)作为一种独特的有机框架材料,具有较大的比表面积,较为开放的孔道结构,能为CO2的吸附和反应提供较多的位点,这有利于光催化还原CO2反应的进行。本课题组前期利用简易合成手法成功制备出一种富氮型的共价三嗪有机聚合物(CTF-T1),其与CO2分子之间存在着路易斯酸碱作用,可为CO2转化提供便利条件。但是CTF-T1的光响应范围稍窄,光生载流子复合率过快,这不利于高效光催化还原CO2。本文考虑到过渡金属是还原CO2方面的活性组分,因此选取其对CTF-T1进行改性以获得高效还原CO2的光催化材料,并对其物理化学结构、光电化学性质进行详细表征和测试,旨在阐明过渡金属参与反应其中的作用机制,为构建高量子效率光催化体系提供依据。本论文主要内容包括:(1)Ni(OH)2负载CTF-T1光催化反应体系中的光生电荷传递以及光催化还原CO2性能研究;(2)钴修饰CTF-T1的可控构筑及其CO2活性提升的作用机制研究;(3)设计CuCo2O4/CTF-T1复合光催化剂,并研究其光电性质、CO2吸附特性及光催化性能之间的构效关系。本论文主要研究结果如下:(1)选取廉价的非贵金属Ni(OH)2为助催化剂,在微观尺寸上对CTF-T1进行表面修饰。通过精确控制Ni(OH)2负载量实现了CTF-T1的高效光催化还原CO2,并阐述了其活性提升的作用机制;(2)采用浸渍法将钴修饰于共价三嗪有机框架材料中,活性测试结果显示CO最高产量达到49.9μmol g-1h-1。XPS分析显示引入的钴与三嗪环上氮未成对电子构成Co-N配位键,这种配位作用有益于催化剂对CO2的固定。通过ESR分析得知钴的引入使得CTF-T1π共轭体系的单电子数增加,这使得更多的电子参与到还原反应而提升CTF-T1的光催化活性;(3)利用热退火法构筑CuCo204/CTF-T1异质结结构。研究发现这种结构不仅促进了光生载流子的有效分离、降低了反应能垒,且有效改善CTF-T1表面反应动力学行为,进而提升了光催化还原CO2性能。