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鉴于能源短缺和环境污染问题的迫切性，如何减少温室效应气体CO2的排放，提高CO2的有效利用成为目前世界广泛关注的前沿课题。光催化CO2和H2O合成甲醇是CO2转化利用最有前景的途径之一，而高效、廉价光催化剂的制备及其光催化反应机理仍是目前该领域研究所面临的关键问题。本论文基于煤特殊的大分子结构和性质，探讨了煤及负载过渡金属离子煤对CO2和H2O合成甲醇的光催化作用，结合煤模型化合物的光催化研究，建立了煤光催化反应机理。（1）研究了煤的H/C原子比、添加量、光照时间、矿物质等因素对光催化CO2和H2O合成甲醇产率的影响。结果表明：H/C比较高的神府煤和华亭煤对CO2和H2O合成甲醇反应有较高的光催化活性。神府煤作为光催化剂，其用量为1.0g/L，光照34h，甲醇的累积浓度最高，达到461.32μmol/gcat.。脱除矿物质后，神府煤光催化活性降低，说明矿物质在神府煤光催化活性中有重要作用。（2）用等体积浸渍法制备了以神府煤为载体，过渡金属离子负载的神府煤系列光催化剂（M-SFcoal），探讨了离子种类、负载量、光催化剂用量等因素对光催化CO2/H2O合成甲醇产率的影响。结果表明：负载了Fe3+、Cu2+、Ni2+离子的神府煤，光催化活性均有较大提高，光催化活性表现为：Cu2+>Fe3+>Ni2+。对于Cu-SFcoal光催化剂而言，当Cu2+负载量为2.0％，催化剂用量1.0g/L，光照10h，甲醇累积产量高达818.20μmol/gcat.。（3）研究分析了光催化反应后煤及负载型煤光催化剂残渣的组成和结构，结果表明，在紫外光作用下，煤被氧化，残渣中含氧官能团和腐殖酸的含量明显提高。（4）以萘、苯甲醚、苯甲酸、苯酚等化合物作为煤模型化合物，探讨了光催化CO2和H2O合成甲醇反应过程中，这些化合物的结构变化及其对产物的影响。综合上述研究结果，建立了煤光催化CO2和H2O合成甲醇反应机理，初步揭示了煤与负载过渡金属子的协同作用。