碳氢燃料具有稳定性,即时可用性以及高能量密度(汽油约为33千焦每立方米)等优势,因而它被普遍认为是一种极为重要的能量来源。不幸的是,因为长期的无节制的消耗,碳氢燃料面临枯竭。同时,传统碳氢燃料的燃烧已经引起了环境污染,包括使得大气中的二氧化碳等温室气体浓度升高,以及其他的一些不可预见的潜在的严重后果。为了解决这些危及人类生存和发展的能源危机,现代科学研究的主题已经转向了清洁能源(包括太阳能,潮汐能,地热能等)。而太阳能取之不尽用之不竭,其总能量完全可以满足人类需求,只不过目前的研究中一些有效捕获太阳能的体系还没有发展得特别成熟。目前,在太阳能驱动下通过利用光催化剂(或光电极)分解水以及光催化还原二氧化碳为碳氢燃料来储存太阳能已经被广泛研究。特别是其中的光催化还原二氧化碳体系,这个体系极有希望使得获得的太阳能燃料与目前的传统能源基础设施完美匹配,同时,还可以减缓大气中二氧化碳浓度的增长。在这一体系中,由碳氢燃料燃烧生成的水和二氧化碳将成为生产碳氢燃料的原料,这将推动我们进入一个碳循环再生的时代。最近,一系列拥有宽带隙的钙钛矿结构的氧化物半导体已经被广泛应用于光催化还原二氧化碳的研究。钛酸锶(担载铂助催化剂),锆酸钡,铌酸盐类(钾,钠,锂,铜等,担载或未担载铂助催化剂)以及钽酸银等都已经被证实具有较好的光催化活性。然而,这些探索主要研究的是拥有d轨道电子的钙钛矿结构氧化物,几乎没有研究关注到导带有4f轨道构成的光催化剂。我们的研究中选用了铈酸钡材料,该材料在作为光催化剂分解水时表现出了较好的性能。我们知道,4f电子轨道被深埋在5s25p6电子壳层(已经被8个电子填充满)内,由于屏蔽效应,与d轨道相比深层的4f轨道由晶体场引起的能级分裂将被抑制。通过对分态密度的理论计算,我们发现铈酸钡的导带主要由铈的4f轨道构成且并没有发现轨道的分裂。因此,我们无需考虑由于引入杂质能级而带来的一系列问题,比如半导体带隙的变化,有害缺陷以及复合中心的产生。其他的一些研究中还发现铈酸钡具有化学稳定性以及在高温下的良好的质子传输能力,这些都为光催化体系中电子有效转移提供可能。我们小组之前报道过铈酸钡具有光催化分解水的能力,而我们都知道,光催化分解水和还原二氧化碳的过程十分相似。除了需要对水有较好的吸附性和氧化水的能力外,用于光催化还原二氧化碳的半导体材料还需要对二氧化碳有较强吸附能力,对产物可以较快脱附以及适当的与水分解接近的导带位置。这意味着这类的半导体必须有较宽的带隙,考虑到铈酸钡具有和光催化还原二氧化碳体系相匹配的带隙,我们便将铈酸钡作为光催化剂,并研究了其担载了助催化剂之后的催化行为。在接下来的研究中,我们使用了不同的合成方法制备了一系列铈酸钡粉末样品,并对样品进行了X射线衍射仪(XRD),比表面积测试仪(BET),紫外可见分光光度计(UV-vis),莫特肖特基曲线(Mott-Schottky),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)的测试表征与讨论,此外,有关于样品(纯相的和担载了助催化剂的)在紫外光照射下还原二氧化碳的性能也进行了详细的分析。