隨著現(xiàn)代社會能源需求的逐漸增加，化石能源正以逐年增長的速度慢慢消耗殆盡。同時，化石能源的燃燒伴隨著大量CO2的釋放，給全球帶來了嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。人工光合作用——通過CO2光催化還原為有機(jī)物既可以減小CO2所帶來的溫室效應(yīng)，又有可能解決能源短缺問題，可謂一舉兩得。

CO2光催化轉(zhuǎn)化原理示意圖

光催化還原CO2的現(xiàn)象最早發(fā)現(xiàn)于上世紀(jì)八十年代，隨后由于石油危機(jī)吸引了一些研究者的關(guān)注，并在此方向做出了鋪墊性工作。雖然在上世紀(jì)末因為能源問題得到一定緩解該方向慢慢冷卻下來，不過最近十年鑒于環(huán)境和能源問題日益突顯，光催化CO2還原又重新受到重視起來，研究熱度急劇增加，呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢。

光催化還原CO2歷年發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)目

目前CO2光催化還原常見的產(chǎn)物主要有CO、HCOOH、CH3OH、CH4等物質(zhì)，隨著氫含量的增加，產(chǎn)物的還原程度提高。一般而言還原程度越高，反應(yīng)所需要的能量越多，同時反應(yīng)路徑越繁復(fù)，這意味著該還原產(chǎn)物的產(chǎn)率以及選擇性都會降低，這一定程度上對應(yīng)了目前大多數(shù)光催化劑光催化還原CO2的產(chǎn)物為CO、HCOOH等物質(zhì)。CO2光催化還原反應(yīng)與經(jīng)典的光催化水分解反應(yīng)有一定的類似性：半導(dǎo)體光催化劑的價帶都發(fā)生水氧化反應(yīng)，對于光催化水分解，導(dǎo)帶位置發(fā)生析氫反應(yīng)，而對于CO2光催化則發(fā)生CO2與水解離的氫耦合還原反應(yīng)，相當(dāng)將水分解過程疊加到CO2還原上，而不是直接產(chǎn)生氫氣析出。由于氫氣析出電位與CO2還原電位比較接近，并且水氧化過程相同，通常應(yīng)用于光催化水分解的催化劑亦可用于CO2光催化還原，目前已報道的CO2還原光催化劑主要可分為如下幾類： 
（1）簡單氧化物：TiO2、ZnO、CeO2、Cu2O 等 
（2）復(fù)合氧化物：BiVO4、Bi2WO6、Zn2GeO4 等 
（3）硫化物：CdS、ZnIn2S4、ZnxCd1-xS 等 
（4）氮化物：C3N4、GaN 等 
（5）鹵化物：BiOCl、BiOBr 等 
（6）其它：層狀雙金屬氫氧化物 LDH、MOF 等 

目前文獻(xiàn)報道的CO2光催化材料數(shù)量龐大，種類繁多，總結(jié)下來目前最需要解決的問題仍然是光催化性能或能量利用效率不夠理想。

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