CO2是目前公認的溫室氣體, 造成了全球變暖等不可忽視的環境問題. 近十年掀起了CO2活化和化學固定的研究熱潮. 其中出現了用半導體光催化劑固定CO2、光催化還原CO2制有機燃料的報道, 大部分研究集中在C1化合物的轉化 , Hoffmann等則對半導體光催化還原CO2制Cx化合物進行了很好的總結. 半導體光催化劑還原CO2的機理示意如圖14所示.

圖14 半導體光催化劑還原CO2的機理

　　Liang 等以兩種具有不同缺陷的石墨烯與TiO2(P25)復合, 制備復合光催化劑, 并以其光催化還原CO2制甲烷. 結果表明, 石墨烯缺陷大小及其含量對光催化還原CO2的活性影響較大. 最佳復合催化劑紫外光下的活性是P25的4.5倍, 可見光下是P25的7.2倍. 他們認為, 石墨烯的引入顯著增加了光生電子的平均自由路程, 通過電荷的有效分離延長了電子和空穴的壽命.

　　Tu等采用層層自組裝技術, 以聚甲基丙烯酸甲酯球為犧牲模板, 成功制備了由TiO2納米頁(TNS)與石墨烯交替包裹的中空微球, 并以此中空微球光催化還原CO2制CO和CH4, 結果表明, 復合中空微球的活性比單純的TNS和石墨烯都優異. 他們認為, 超薄的TNS與石墨烯的緊密堆積導致光生電子從TNS快速轉移到石墨烯上, 載流子壽命的延長是復合光催化劑活性提高的主要原因之一.