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光催化还原CO2催化剂的研究进展由于CO2惰性大，是一种相对稳定的化合物，使其化学固定和转化受到限制，从而它的还原有一定的难度。1979年，日本学者Inoue等[6]研究了光催化还原CO2水溶液，使用了不同的半导体光催化剂，发展了基于二氧化钛（TiO2），磷化镓（GaP），氧化锌（ZnO）,硫化镉（CdS）和碳化硅（SiC）光催化材料的光还原体系。其中TiO2半导体材料以其廉价、无毒、催化活性高、化学稳定性高、抗氧化能力强、且成分简单容易制备等优点成为目前应用最为广泛的光催化材料。66150
1 TiO2光催化剂纯体系
自然界中的TiO2有三种结晶形态：金红石型、锐钛矿型、板钛矿型，这会导致反应的产物不同。Anpo[7]等研究表明相对于其他晶型来说锐钛矿型光催化活性更高，主要是因为锐钛矿TiO2禁带宽度比较大，从而还原电势较大，光生电子的还原能力较强。而且锐钛矿TiO2表面的羧基在反应中形成的羟基自由基可以与CO2中间物种反应，进而促进CO2还原产物的生成。
2 金属离子掺杂TiO2光催化剂
纯TiO2催化剂对光催化还原CO2表现出一定的催化活性，但CO2还原效率很低。金属离子掺杂到半导体材料中，可有效提高光生电子的寿命，从而影响光催化反应。金属离子掺杂是指通过物理或者化学方法将金属离子引入到半导体晶格内部，对TiO2的光生电子—空穴的运动产生影响，从而引起TiO2催化活性的变化。曾波[8]对纳米TiO2加入金属粒子掺杂改性进行了研究。主要加入Cu2+、Ag+、Fe3+、Tb3+、Eu3+、及Dy3+几种金属离子，进行光催化还原CO2反应，研究了掺杂离子对其催化性能的影响。结果表明：金属离子掺杂的TiO2光催化剂粒径减小、比表面积增大、光催化活性得到了较大的提高。更多研究表明，在TiO2中引进金属离子可以在很大的程度上改善其光催化活性，主要原因是金属的导电性较好，大量的光生电子会转移到金属表面，电子和空穴复合就受到了一定的限制，它们的分离效应也就加强了，从而有更多的光生电子可以还原CO2。论文网
3 半导体复合TiO2光催化剂
掺杂金属离子的光催化剂虽能提高光催化还原效率，但对可见光的利用率和对产物的选择性还存在一定的问题。因此，为解决这个问题，科研工作者通过将TiO2与其他半导体材料结合，从而获得更高效的光催化剂。半导体复合是指通过物理或化学方法将TiO2与其他半导体材料复合，是分离光生电子和空穴的有效手段。普遍研究的是CdS与TiO2的复合体系[9]。一定的光能虽不足以激发光催化剂中的TiO2，但能激发CdS,使得电子从价带跃迁到导带，光激发产生的空穴仍然留在CdS的价带，电子则迁移到TiO2的导带上，光生电子和空穴得以分离，从而催化活性得到提高。陈等人[10]制备了掺杂不同比例的CdS的TiO2复合光催化剂，实验结果表明，相比单独的CdS和TiO2光催化剂，复合催化剂的催化活性均有显著地提高。
目前，TiO2基催化剂只对紫外光有作用，但紫外光能量仅占太阳光总能量的4%左右，不能充分利用太阳能。半导体复合TiO2催化剂可以拓宽复合催化剂的吸收波长范围，从紫外区域扩展至可见光区域，实现对可见光的利用，从而来有效地利用太阳能。