当今社会的高速发展引起了全球有限资源分配和环境恶化之间不可调和的矛盾,特别是温室气体CO₂的大量排放,已经切实给人类的生产和生活带来了各种影响。通过化学手段,实现CO₂的高效吸附和捕集,并进行转化,是CO₂资源化利用方案中前景最为光明的一条路径。采用人工手段将CO₂光催化还原制备可被人类利用的能源和资源,可以缓解社会快速发展所带来的能源短缺和现代社会人类迅速增长的能源需求之间的矛盾。针对光催化还原CO₂目前的核心问题,本论文选用钙钛矿型SrTiO₃作为催化剂载体,利用胶体晶体模板法制备三维有序大孔（3DOM）结构,并担载贵金属纳米颗粒和复合其他半导体材料来提高催化剂光催化活性。具体研究内容如下:本论文通过气膜辅助还原（GBMR）方法成功制备了三维有序大孔（3DOM）钙钛矿型SrTiO₃负载Pt纳米粒子（NPs）的新型光催化剂（Pt_n/3DOM-SrTiO₃）。作为光子晶体,3DOM结构光催化剂的慢光效应提高了入射光的吸收效率,同时把光吸收范围拓展到可见光区;SrTiO₃载体极性表面羟基化后极易与CO₂发生络合作用,增强了CO₂的吸附和活化;具有强聚电子能力的Pt NPs均匀分散在SrTiO₃表面,并与SrTiO₃紧密结合,形成的肖特基势垒能够促进光生载流子的有效分离。因此,Pt_n/3DOM-SrTiO₃光催化剂改善了光催化CO₂还原为CH₄的选择性光催化性能。在所有催化剂中,Pt₂/3DOM-SrTiO₃催化剂具有最高的催化活性和选择性,其CH₄的生成速率(26.7μmol g^-1 h^-1)是商业P25的20倍,对CH₄产物的选择性高达86.7%;提出并阐述了选择性光催化还原CO₂为CH₄的催化机理:催化剂对CO₂的吸附与活化和光生电子的表面富集是提高选择性光催化还原CO₂为CH₄的两个决速步骤。钙钛矿型SrTiO₃过宽的带隙使得光生电子的跃迁限制于只能吸收紫外光子的能量才能激发,Sn S₂由于1.8～2.2 e V的窄带隙,近年来受到广泛关注。本论文采用水热合成法制备Sn S₂纳米片,原位合成（Sn S₂）_n/3DOM-SrTiO₃催化剂,Sn S₂较窄的带隙和3DOM-SrTiO₃的慢光效应对光照吸收起着促进作用,使光催化反应的初始步骤能够有效进行;Sn S₂独特的晶体结构存在内建电场,能够使电子定向移动,而且它相对于SrTiO₃有着较低的能级,能够形成电子势阱捕获来自于SrTiO₃的光生电子,这也使得选择性光催化还原CO₂为CH₄的活性提高,其中（Sn S₂）₃/3DOM-SrTiO₃催化剂催化活性最高,生成CH₄的产率高达12.5μmol g^-1,是商业P25的9倍,CO₂还原为CH₄的选择性更是达到了74.8%。高催化性能主要归因于SrTiO₃/Sn S₂形成的异质结结构,合适含量的Sn S₂有效地促进了光生电子-空穴的分离。总之,本论文设计合成的SrTiO₃基催化剂,不仅提高了光催化还原CO₂的活性和选择性,还为光化学能量转换的高效光催化剂提供了一种新颖的思路。