随着工业发展,化石能源消耗已占总能源消耗的70%,随之而来的是全球二氧化碳浓度升高,海平面上升以及海水酸化,极端气候出现的频率也将会升高。为了减少二氧化碳的排放以及应对能源消耗危机,如何将二氧化碳固定转化为高附加值化学品成为研究热点。二氧化碳加氢催化转化不仅减少二氧化碳排放,还可以将二氧化碳转化高附加值产品,传统的热催化在二氧化碳转化过程中一般需要高温高压才能实现较高的转化,近期光热催化作为一种新的思路被应用到二氧化碳的还原过程中,光转化为热活化二氧化碳活化并为后续转化提供能量,光热研究工作中CO2还原产物几乎都为甲烷。在工业应用中CO比甲烷更具有应用前景,目前在常温常压条件下CO2转化为CO的转化率低且选择性差,因而如何高活性高选择性产生CO成为二氧化碳氢化反应中一大难题。在热催化过程中,Au催化剂可以催化CO2加氢高选择性的生成CO,然而由于氢气在金表面难以活化而导致活化速率有限。本文选用Au/CeO2催化剂进行光热CO2加氢转化,0.9%Au/CeO2为最优负载比例并以此为催化剂进行催化反应。在反应温度(673 K)相同的条件下,光热(λ≥420 nm)过程CO2转化率(40%)是热过程(3.2%)的13倍,CO的选择性都接近100%,光热和热过程表观活化能相近。通过对比Ce02和Au/CeO2在光热和热过程的催化活性,发现Au的负载促进了 CO2的还原,而且光热可以增强Au/CeO2还原CO2转化为CO。控制温度改变光强的实验中发现光强度与氢气消耗速率成一次线性相关,说明光对氢气活化有促进效果,该过程中C02的转化依赖于H2活化。H2-TPR结果表明Au/CeO2在673 K时H2活化能力较弱,也验证了在纯热条件下Au/CeO2较低的活性。通过对光热过程以及热过程CO2和H2反应级数的测试,发现光热比热过程只是H2反应级数增加,而CO2的反应级数几乎不变,说明光热促进了氢气的活化从而促进了 CO2的转化反应。漫反射傅立叶变换红外光谱结果表明光热条件下有利于Au活化氢气并形成Au-H,且通过能带间隙计算发现在λ泛420 nm的光热条件下CeO2不能被光激发产生光生电子,进一步表明光热条件下氢气的活化主要来自于金的作用;利用氧化铝作为载体,Au/Al2O3在光热条件下活化氢气的能力也说明了氢气活化来自于金。原位红外数据图谱中也监测到甲酸中间物种的生成。相比于热催化,FTIR数据显示光热反应产生的物种种类并未有变化,而且XPS数据中C物种峰种类也未有变化,说明光热催化比热催化并未改变反应途径,只是促进了氢气的活化,从而促进了二氧化碳的还原,这一结果也与最初实验中发现两种反应条件下表观活化能相近的结果一致。目前关于光热的研究论文几乎都认为光热的效果和纯热是一致的,而本研究工作中却发现光热下CO2的转化效果明显优于纯热的效果,其中机理的分析及催化剂的设计具有一定的创新性,为今后光热在CO2转化利用领域的应用提供了新的思路。