煤、石油、天然气等化石燃料的过度使用已经引起了严重的能源危机和环境污染，特别是温室气体CO2的大量排放，严重威胁到了人类的生存。通过光催化还原对CO2进行转化与利用是解决这一问题的极具潜力的方法之一。要使这一方法得以应用，关键在于开发使用高效的光催化剂体系。TiO2和CdS是光催化CO2转化中应用研究较多的半导体材料，但是，TiO2只能响应紫外光且光生载流子迁移速率较慢，CdS自身容易发生光腐蚀且光生电子—空穴对复合速率较快。这也是普遍存在于光催化CO2转化中的问题。因次迫切需要对催化剂进行改性以适应于特定的光催化反应体系：一方面，石墨烯类碳材料有着良好的稳定性和优异的导电能力，将其与TiO2进行复合而应用于CO2的光催化甲烷化研究中，能有效的转移光生载流子，从而提高催化效率；另一方面，采用贵金属Rh对CdS进行沉积，将其应用于光催化固定CO2的研究中，可以加快光生电子的转移从而抑制电子-空穴对的复合。本文以常见的两类半导体TiO2和CdS为研究对象，对其进行改性后应用于不同了光催化反应体系中，取得的研究结果如下：
　　(1)采用热还原方法合成了石墨烯泡沫(GF)，并依次用水热法和NaBH4还原法最终合成了不同Pt、GF含量的Pt/TiO2/GF复合催化剂，研究了其光催化CO2甲烷化的活性。其中，Pt/TiO2/GF(3%,3%)具有最好的催化活性，甲烷产率为1.789mL·g-1·h-1，是未加入石墨烯泡沫催化剂的3.35倍。SEM、TEM、XRD、XPS、UV-Vis、PL等表征结果表明，石墨烯泡沫被成功合成且被掺杂到TiO2上，两者以Ti-O-C键形式相互作用，石墨烯泡沫的加入明显加快了光生电子的转移速率，从而提高了复合材料的光催化性能。从TGA和BET结果可以推测，复合催化剂具有较高的热稳定性，大的比表面积也能提供更多的催化活性位点。此外，红外光的引入也在一定程度上提高了甲烷产率，一方面是因为红外光的热效应使反应速率加快，另一方面是Pt粒子在红外下的表面等离子共振行为也加速了光生电子—空穴对的分离。
　　(2)采用水热法合成了CdS纳米催化剂，并用水合肼还原法在CdS上担载了贵金属Rh，将其应用于光催化丙酮酸固定CO2的研究中。利用1H和13CNMR手段确认了产物草酰乙酸盐的存在，并通过对比实验排除了副产物及杂质造成的影响。TEM、XRD和XPS表征手段证明了Rh/CdS被成功合成。荧光光谱和瞬态光电流测试结果表明，贵金属Rh的加入能有效抑制光生电子—空穴对的复合，加快电子的迁移，从而提高了光催化剂的活性。此外，对光催化剂固定CO2反应机理也进行了解释。