Nb掺杂TiO2/g-C3N4直接Z型体系具有优异的光催化活性，能高效转化CO2为高价值燃料

摘要： 本研究首先旨在以铌为掺杂剂掺入二氧化钛晶格，以缩小带隙能或增强Nb-TiO2的光催化活性。随后将制备的Nb-TiO2与g-C3N4复合构建直接Z型体系的Nb-TiO2/g-C3N4，在可见光下实现CO2向高价值燃料的高效还原。结果表明：Nb-TiO2的带隙能（2.91 eV）低于纯TiO2（3.2 eV）。在成功构建的直接Z型体系中，Nb-TiO2导带的光生电子与g-C3N4价带的光生空穴复合，同时保留了g-C3N4导带电子和Nb-TiO2价带空穴，从而产生大量可用于CO2还原为多种燃料的有效电子-空穴对。此外，存在于g-C3N4导带（电势约-1.2 V）的Nb-TiO2/g-C3N4光生电子具有足够还原电位，不仅能生成CH4和CO，还可产甲酸。在所制备材料中，50Nb-TiO2/50g-C3N4展现出最优的CO2还原性能。