随着人类科技的进步和社会的发展,能源的消耗量急剧增加。化石燃料作为人类社会发展的基石正日益枯竭,寻找新的能源来替代化石能源是全人类亟待解决的问题。同时,大量使用化石燃料造成了严重的环境问题,不利于经济、环境和社会的可持续发展。目前,光催化CO2还原将太阳能转化为化学能被认为是一种比较有前景的方法以实现可持续碳循环利用。然而,较低的太阳能利用率和催化效率一直制约着光催化CO2还原技术的发展。针对以上问题,通过耦合外场的方法强化CO2还原是一种比较可行的途径来打破能量效率较低的壁垒。1、本文构建了“磁-光-热”三场耦合反应体系用于强化CO2转化过程。首先,通过整流器将交流电输出为电压/电流可调节的直流电,再连接逆变器将直流电输出为可调的交流电。接下来,连接线圈构建成磁场强度可调节的交变磁场发生器。最后,将磁场发生器耦合到以Ni O/Ti O2为催化剂、泡沫镍为载体的光催化还原CO2生成CH4过程,构建了磁-光-热三场耦合催化CO2还原体系。2、通过XRD、XPS、SEM、TEM、CO2-TPD、BET和EPR等表征方法探究了催化剂的组成、结构、形貌、比表面积和表面化学特性。结果表明,催化剂的结构、形貌和比表面积都没有明显的变化,水热过程中,添加Ni会增加表面缺陷和表面羟基基团数量。UV-vis光谱、XPS价带谱和光电化学测试用于探究催化剂的能带结构和光响应性质。分析表明,0.1%Ni O/Ti O2具有最低的电子-空穴复合速率以及最宽的光响应区间。3、通过电化学测试探究了磁场作用的机制,红外测温技术测试了耦合磁场引起的反应体系的温度变化,气质联用和13C同位素示踪技术确定了反应路径。结果表明,通过耦合磁场,不仅抑制了光生电子-空穴的复合,增加了载流子的密度;而且提高了光催化剂在模拟太阳光下的氧化能力,促进了H2O氧化生成O2的过程。通过催化剂的性能测试,确定了产物种类和产率变化规律。分析可得,光催化CO2还原体系中,CH4的产率为21.51μmol/g,“磁-光”耦合和“磁-光-热”耦合条件下产率分别提升了3倍和10倍,CH4的产率分别为67.32μmol/g和225.43μmol/g。本文通过耦合交流磁场（AMF）的方法,实现了光催化CO2转化效率的显著提高,为强化光催化CO2还原提供了一个新思路。