随着现代社会能源需求的逐渐增加，化石能源正以逐年增长的速度慢慢消耗殆尽。同时，化石能源的燃烧伴随着大量CO2的释放，给全球带来了严重的温室效应。人工光合作用——通过CO2光催化还原为有机物既可以减小CO2所带来的温室效应，又有可能解决能源短缺问题，可谓一举两得。

CO2光催化转化原理示意图

光催化还原CO2的现象最早发现于上世纪八十年代，随后由于石油危机吸引了一些研究者的关注，并在此方向做出了铺垫性工作。虽然在上世纪末因为能源问题得到一定缓解该方向慢慢冷却下来，不过最近十年鉴于环境和能源问题日益突显，光催化CO2还原又重新受到重视起来，研究热度急剧增加，呈现稳步上升趋势。

光催化还原CO2历年发表文献数目

目前CO2光催化还原常见的产物主要有CO、HCOOH、CH3OH、CH4等物质，随着氢含量的增加，产物的还原程度提高。一般而言还原程度越高，反应所需要的能量越多，同时反应路径越繁复，这意味着该还原产物的产率以及选择性都会降低，这一定程度上对应了目前大多数光催化剂光催化还原CO2的产物为CO、HCOOH等物质。CO2光催化还原反应与经典的光催化水分解反应有一定的类似性：半导体光催化剂的价带都发生水氧化反应，对于光催化水分解，导带位置发生析氢反应，而对于CO2光催化则发生CO2与水解离的氢耦合还原反应，相当将水分解过程叠加到CO2还原上，而不是直接产生氢气析出。由于氢气析出电位与CO2还原电位比较接近，并且水氧化过程相同，通常应用于光催化水分解的催化剂亦可用于CO2光催化还原，目前已报道的CO2还原光催化剂主要可分为如下几类： 
（1）简单氧化物：TiO2、ZnO、CeO2、Cu2O 等 
（2）复合氧化物：BiVO4、Bi2WO6、Zn2GeO4 等 
（3）硫化物：CdS、ZnIn2S4、ZnxCd1-xS 等 
（4）氮化物：C3N4、GaN 等 
（5）卤化物：BiOCl、BiOBr 等 
（6）其它：层状双金属氢氧化物 LDH、MOF 等 

目前文献报道的CO2光催化材料数量庞大，种类繁多，总结下来目前最需要解决的问题仍然是光催化性能或能量利用效率不够理想。

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