“全球变暖”和“碳能源危机”是当前威胁人类生存发展的重大环境问题。通过半导体光催化技术转化CO₂生成碳氢化合物,不仅能缓解大气中CO₂水平,还能以化合键（C-H键）的形式有效储存太阳能,具有极其重要的科学意义和应用价值。然而,TiO₂光催化剂存在带隙较宽、光量子效率低等问题,制约了TiO₂的广泛应用。拓展TiO₂的光响应范围,研究具有高可见光催化活性的TiO₂将是光催化发展走向实用化的必然趋势。本论文旨在发展具有高可见光活性的硫酸改性TiO₂纳米片光催化材料,并用于可见光催化还原CO₂的研究。该工作的主要内容如下:采用240 ℃水热法制备高比例{001}晶面暴露的TiO₂纳米片,然后利用硫酸酸化-真空热处理法成功合成一系列硫酸改性的TiO₂纳米片光催化剂;运用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、电子顺磁共振（EPR）、紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）、拉曼光谱、光致发光（PL）光谱和Brunauer-Emmett-Teller（BET）比表面积测试对该光催化剂进行表征,并考察了其在可见光照射下光催化还原CO₂和水蒸气生成CH4的活性。结果表明:（1）较之未修饰的TiO₂纳米片,H₂SO₄改性的TiO₂样品显示了更高的可见光催化还原CO₂生成CH4的产量、量子产率（QY）、能量投入产出比（EROEI）和催化剂转换数（TON）,H₂SO₄酸化处理明显增强了TiO₂纳米片可见光催化还原CO₂的活性。这是由于H₂SO₄酸化有利于TiO₂表面羟基自由基和氧空位/Ti3+物种的产生,同时延长了光生电子-空穴对的寿命,促进了光生载流子的有效分离并迁移至催化剂表面参与CO₂还原反应和H₂O氧化反应,进而增加了催化剂的光催化还原CO₂活性。（2）最佳H₂SO₄酸化处理浓度为0.5molL^-1。0.5molL^-1 H₂SO₄酸化的TiO₂纳米片催化剂4 h光催化还原CO₂生成CH4的产量达13.20μmol g-1,相应的QY、EROEI和TON分别为0.726‰、0.335‰和83.124。（3）5次连续循环测试实验表明所制备的TiO₂催化剂具有较高的稳定性。本研究不仅为制备新型光催化材料提供一条崭新的途径,也可应用于大气中其他类型污染物的去除研究,有重要的学术意义和潜在的应用价值。