中国科学技术大学的教授Wang X.等人[19]用2mmol乙酸钴（Co(CH3COO)2·4H2O）， 2mmol草酸（H2C2O4）分别溶于10mL的无水乙醇中，剧烈搅拌之后将草酸溶液滴加到乙 酸钴溶液中，得到一个会悬空漂浮在溶液中间的胶体，将胶体移入到聚四氟乙烯反应釜， 加入量不能超过反应釜容积的80%，密封，置于烘箱，温度设置到120℃加热12h。然后从 反应釜中取出，冷却到室温。之后进行清洗、离心分离和干燥，最后在420℃煅烧2h，得 到粒径大小为35nm的Co3O4。

Wang X.等人[20]将Co2(CO)8溶于甲苯（C7H8）中，在通入氧气的手套操作箱中加热 到130℃。在加热的过程中，利用氧气的冒泡使纳米Co3O4成核和生长。氧气冒泡可以加

快Co的氧化，也可以使Co3O4纳米颗粒分散均匀，防止聚集成一团。这种方法经常用来制 备自组装材料。此法制备的纳米Co3O4结晶度很低，大小约5nm，为棉絮状，容易聚集成 一团。作为电池负极材料，该样品具有较好的电化学性能，经过几十次的次充放电循环， 容量仍有360mAh·g-1。

1.3 课题的研究意义及目的

环境污染的日益加剧与日益提高的的环境标准都要求我们在环境问题的处理上能有 所突破。CO2 在碳氢燃料生产中的循环利用为可持续清洁能源的发展提供了另一种可能 性。在过去的十年里，已经进行了许多的研究用来解决捕获 CO2 和 H2O 并将其转化为太 阳能燃料的问题。例如，金华业等人研究了用于光催化反应的具有有序中孔结构的掺杂半 导体，以开辟开发用于选择性催化 CO2 还原的可见光活性光催化剂的新的战略方法。Aldo Steinfeld 等人研究了在温度升高的情况下结合氧化铈的吸氧释氧和易催化特性通过利用 太阳能腔式吸热器的反应用热化学解离 CO2 和 H2O，产生 CO 和 H2。来.自/751论|文-网www.751com.cn/

一般来说，以无机半导体为催化剂的 CO2 光还原反应或多或少是模拟自然光合的过 程。然而，人工光合作用的效率通常比天然光低得多，这主要是由于需要同时满足苛刻的 氧化还原反应条件和质子和电子的同步充足。一种有效的方式是源自太阳能驱动的 CO2 和 H2O 的热化学转换，由于使用整个太阳光谱（特别是通过红外光），被证明是最有效 的太阳能燃料。这种方式是基于金属氧化物的氧化还原反应依赖于氧的摄取和氧化还原物 质的释放能力。然而，在大多数公开的研究中，CO2 和 H2O 的分裂作为燃料被用来获得 CO 和 H2。但是仍然需要对具有独特选择性和高效率的热反应的烃燃料的进一步研究。这 些挑战为寻找具有高吸收和释放能力的选择性催化剂提供了主要动力，即在晶格内产生较 高浓度的氧空位。而利用四氧化三钴的纳米粉体作为催化剂光热催化还原 CO2 在近几年 的研究中受到了广泛的关注。Co3O4 是一种优异的功能材料，在生产与生活中被广泛应用 于锂电池，碳化物，催化剂，油漆，彩色玻璃，陶瓷等。本课题就是通过溶剂热法，将硝 酸钴、无水乙醇和三乙胺在加热条件下剧烈反应制成具有正常的 AB2O4 尖晶石构造的纳 米四氧化三钴。并且通过在纳米四氧化三钴中掺杂不同浓度的 Mn(NO3)2、Ni(NO3)2、

Fe(NO3)2、Zn(NO3)2 研究在不同浓度下的纳米四氧化三钴的光催化性能。还通过控制 Zn、 Mn、Ni、Fe 金属元素的掺杂比例来研究分析不同浓度的掺杂对光热催化还原 CO2 性能的 影响。