进入21世纪后,化石能源的过度使用带来了两大问题:能源危机和温室效应。半导体材料光催化还原CO₂转甲醇是治理排放和提供新型能源的一个理想途径,也是实现碳循环的有效方法之一。由于直接还原CO₂需要很高的活化能,本文选择HCO₃^-（CO₂碱性溶液中的产物）作为反应碳源。为了从能带位置和光生电子空穴的分离效率两方面提升Fe₂O₃材料的光催化还原性能,本文采用高能球磨法制备了Fe₂O₃-CuO系列材料。通过XRD、SEM、光电化学测试等手段分析Fe₂O₃-CuO系列材料的晶相结构、表面形貌、光催化性能、光生载流子分离效率和能带结构等信息。具体结论如下:（1）高能球磨法合成的Fe₂O₃-CuO系列材料的晶粒尺寸在纳米级,晶相结构主要为α-Fe₂O₃。随着球磨时间的增加,CuO晶相逐渐消失。（2）对合成的Fe₂O₃-CuO系列材料进行光催化还原HCO₃^-转甲醇的实验,结果显示随着CuO比例的增加材料的光催化性能降低。Fe₂O₃-CuO不同球磨时间系列材料的光催化性能随着球磨时间的增加反而降低。其中球磨20h的Fe₂O₃-CuO材料1的光催化性能最好,甲醇产量为1.1 mmol·(g_cat)^-1,将Fe₂O₃材料的光催化性能提高了2.82倍。（3）采用球磨20h的Fe₂O₃-CuO材料1作为光催化剂,在日光灯和LED灯下进行光催化还原HCO₃^-转甲醇的性能实验结果表明,合成材料的光吸收范围与日光灯的光谱更匹配,导致日光灯照射下材料的光催化性能更优。同时,随着光照时间的增加,光催化悬浮体系存在氧化产物甲醇的问题。（4）对材料进行的开路电位测试结果显示,球磨20h的Fe₂O₃-CuO材料1的开路电位绝对值最大,其光催化性能最好。（5）有光与无光电流差值绝对值表征了材料光生电子空穴对的分离效率,光生电流大小的排序为:Fe₂O₃-CuO材料1>Fe₂O₃-CuO材料2>Fe₂O₃-CuO材料3>Fe₂O₃>Fe₂O₃-CuO材料4,与光催化性能实验的结果基本吻合,表明制备的Fe₂O₃-CuO材料有效提升了光催化活性。（6）对材料的平带电位测试的结果表明,合成的Fe₂O₃-CuO系列材料提高了Fe₂O₃的导带位置,增强了还原能力,大大提高了Fe₂O₃的光催化还原性能。