目录摘要 ......................................................... I II ABSTRACT ....................................................... I V 第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 二氧化碳的应用 (2)1.3 光催化的反应机理 (3)1.4 光催化还原二氧化碳的应用 (4)1.4.1 光催化的发展 (4)1.4.2 光催化的应用 (5)第二章光还原CO2催化剂的研究进展 (6)2.1 光催化方法 (6)2.2 光催化的原理 (6)2.3 光催化还原二氧化碳的研究 (7)2.3.1独立的TiO2体系 (8)2.3.2 金属修饰的TiO2 (9)2.3.3 有机光敏化剂修饰TiO2 (11)2.3.4 含铁化合物 (11)2.3.5 复合半导体材料催化剂 (12)2.4 TiO2负载催化剂 (12)2.5 TiO2/沸石、分子筛催化剂 (13)2.7 光催化剂常用的制备方法 (14)2.7.2 浸渍法 (15)2.7.3 共沉淀法 (15)2.8 TiO2光催化技术存在的主要问题 (16)2.9 TiO2光催化剂改性及研究 (17)2.10 光催化CO2研究进展 (19)第三章结论 (21)参考文献 (22)致谢 (23)摘要温室气体CO2是全球变暖的一个主要原因，利用太阳能将CO2还原为烃类等有用资源将对环境保护和人类生活带来巨大的好处。
本文总结了近年来发现的一些可用于CO2光催化还原反应的新型催化剂,主要涉及钙钛矿复合氧化物光催化剂、隧道结构光催化剂、分子筛光催化剂、有机物光催化剂和生物酶催化剂。
从结构特点出发，解释了它们作为还原CO2的光催化剂具有的优势。
另外，对光催化还原CO2涉及的机理也作了相应介绍。
CO2既是一种温室效应气体，又是地球的重要碳源，其合理利用具有重要意义。
介绍了多种将CO2转化为化工产品的光催化还原体系，包括TiO2体系、金属修饰的TiO2体系、有机光敏化剂修饰的TiO2体系和其他光敏半导体材料体系。
评述了不同光催化体系的特点及其催化性能。
讨论了光源波长、反应温度、CO2压力和浓度、H2O和CO2摩尔比等实验条件对反应产物种类及其产量的影响，指出催化剂的活性、光源波长和CO2压力是CO2转化的关键因素。
关键词：二氧化碳；光催化剂；光还原；综合利用ABSTRACTGreenhouse gas CO2is one of the primary cause of global warming, The atmospheric concentration of CO2has recently increased owing to human activity, it accelerates the greenhouse effect further. To solve the CO2 problem permanently requires transforming CO2 into another useful or non-toxic compounds. If solar energy can be used to reduce CO2 to reasonable hydrocarbon resources would benefit humans and the environment，The advantage of photoreduction of CO2 is to use inexhaustible solar energy. In this paper some novel photocatalysts used in reduction of CO2including calcium-titanium oxides, tunnel frame, molecule sieves, organism and bioenzyme were summarized, Asphotocatalysts, the causation of their superiority to reduce CO2were explained from their frameworks，FurthermoreŒthe mechanisms for the process of reactions were introduced and the new photocatalytic techniques were pointed out as well.Introduced a variety of chemical products of CO2 into the photocatalytic reduction system, including TiO2system, the metal-modified TiO2system, the organic photosensitive agent modified TiO2 system and other photosensitive semiconductor material system，Reviewed the characteristics of different photocatalytic systems and catalytic activity.Discuss the light wavelength, temperature, CO2 pressure and concentration, H2O and CO2 molar ratio and other types of experimental conditions on the reaction products and yield, that the catalytic activity, light wavelength conversion of CO2 and CO2 pressure is a key factor.KEY WORDS : Carbon dioxide, Photocatalyst, Photoreduction, Comprehensive Utilization第一章绪论1.1 引言CO2由于惰性大，使得其化学固定和转化受到限制，不易活化。
很多研究集中在加氢活化，合成了甲醇，烃类和二甲醚等，二氧化碳加氢的研究在上世纪就开始了，催化剂大多是在制取甲醇催化剂的基础上加以改进得到的，CO2甲烷化反应多是以负载的过渡金属为催化剂，例如金属Fe、Ni等附着在SiO2，Al2O3或MGO上可作CO2甲烷化反应的催化剂，这些以CO2为原料进行的合成目前所采用的化学固定方法条件较为苛刻，并且它还得需要消耗大量的清洁能源H2[1]，将二氧化碳用于低碳醇的合成等[2]但是光催化因为可以在常温常压下反应，不需要一些还原性的气体，并且也无毒、无污染、不需要消耗电能以及热能稳定可以重复利用等等诸多的优点。
并且结构简单，操作条件容易控制，氧化能力强，无二次污染。
所以引起各国科学家的普遍关注。
不久前在挪威卑尔根市召开的“碳捕获及储存（英文简称CCS）应对气候变化”国际研讨会[3]，为缓解这种恐惧提供了一个可行的解决方案。
经过十三年的验证，将二氧化碳深埋海底的CCS方法能够安全有效地让二氧化碳在海底“长眠不醒”，给全球应对气候变化带来新的希望。
作为这次会议期间唯一获邀登上卑尔根市附近全球首个碳捕获及储存实验项目钻井平台——挪威国家石油公司斯普林特海上钻井的中国记者代表，亲自见证了这种技术所引起的世界各国政要及科学家的共鸣，稳定运行十三年。
CCS目前刚刚起步，虽然还没有实现产业化，但挪威的成功让人们看到了曙光。
据负责这一项目的挪威国家石油公司高级顾问卡斯塔德[4]介绍，1996年开始投入使用的斯普林特钻井CCS示范项目每年捕获及储存的二氧化碳高达100万吨，目前没有出现任何泄露和之及海洋生物破坏迹象。
我国海上油气田地质学家、中国工程院院士金庆焕教授曾告诉记者，实际上，我国南海油气田具备应用CCS的资源条件和地质结构。
他呼吁政府应该尽早将CCS纳入议事日程[5]。
但是，法国环境与能源控制署、地质矿业研究局以及石油研究所专家在一份联合声明中指出，深埋并储存二氧化碳只是一个手段，不要以为有了这种方法就可以继续浪费能源或肆意排放温室气体[6]。
法国石油研究所所长奥利维耶.阿佩尔在声明中指出，完全依赖二氧化碳储存是不切实际的。
因为深埋二氧化碳的难题之一首先是分离，也就是从其他燃料气体中分离出二氧化碳，并将其固定以免再次泄漏到大气中。
然而在每台汽车引擎上装一个二氧化碳分离器可能性不大。
由此看来，只有电厂和大型工厂有大规模储存二氧化碳的条件。
这就使深埋并储存二氧化碳以减轻温室效应的效果打了折扣[7]。
法国环境与能源控制署负责人巴巴拉多认为，深埋并储存二氧化碳只是一个临时的辅助解决方法，氢能源和太阳能的大规模应用预计要到2040年至2050年间才会出现，届时才会有彻底解决方案。
化石能源（石油、煤炭和天然气等）至少在2030年前仍将占据能源消费结构80％的比例。
使用化石能源是二氧化碳等温室气体最主要的成因，每年全球因使用化石能源而排入大气的二氧化碳达250亿吨。
今后几十年，在以化石能源为主的能源结构中，单凭深埋二氧化碳来实现减排等方面都是不现实的。
日本科学家开发出将CO2转化为CO的新型复合光催化剂，可以利用光将二氧化碳高效转化为一氧化碳。
在过去能够将二氧化碳转化为一氧化碳的光催化剂主要是一种金属错合物，但人们一直不清楚它转化反应的原理，而且转化反应的效率也很低。
这次是东京大学的研究人员首先弄清了这种反应的原理，将错合物的量子效率提高到了0.59，创造了新的世界记录。
不过，要达到0.59的量子效率需要光的波长小于450nm，而如果在可见光条件下（波长为400-800nm），铼错合物对光的吸收率就会变得很低。
为此日本科学家使用了以一种经常被用于太阳能电池增感剂的金属错合物，钌错合物，并将其与铼错合物组合在一起，从而提高了对可见光的吸收率。
结果显示，这种复合光催化剂在波长大于500nm的可见光条件下，可产生高达0.21的量子效率。
研究小组称，今后除了要进一步提高这种光催化剂的量子效率外，还要进行相关的水的氧化光催化剂的研究，并向利用光催化剂从二氧化碳中提取甲醇燃料这一课题发起新的挑战[8]。
1.2二氧化碳的应用CO2热力学分析：二氧化碳通常被视为惰性物质，作为有机碳资源以研究的较少。