利用太阳光驱动CO_2转化成为有价值的化工品是一种极具前景的降低大气中CO_2含量和生产可再生能源的方法,而这种方法主要依赖于具有高效分离载流子能力的光催化剂.本文将石墨相氮化碳(g-C_3N_4,简写为CN)和共价三嗪骨架(CTF)结合的非金属异质结构(CN/CTF)应用于CO_2的光催化还原反应中.材料的zeta电位和X射线光电子能谱结果表明,CN和CTF在超声自组装过程中通过静电作用力相结合,并进一步通过共价键作用增强其界面反应形成CN/CTF异质结构.紫外可见漫反射光谱、光致发光光谱和时间分辨荧光衰变光谱等结果表明,CN/CTF异质结构具有较好的可见光吸收性质,同时具备高效分离光生载流子的能力,其电子转移速率达2.04×10~8s~(-1),有助于提高光催化CO_2还原效率.CTF的引入可以极大提高CN的光催化活性,当CTF含量为2.5 wt%时CN/CTF异质结构还原CO_2生成CO的产率达到151.1μmol/(g.h),可稳定保持30h,且反应过程中几乎没有CH_4的生成,CO生成选择性达99.9%.与单纯的CTF和CN相比,最优条件的CN/CTF异质结构在可见光照射下能更有效地分离载流子,且载流子复合率更低,其光催化CO_2还原成CO的产率分别为CTF和CN的25.5倍和2.5倍.与已报道的基于CN和CTF的光催化剂相比,CN/CTF异质结构具有更好的光催化活性、稳定性和还原CO_2选择性.莫特肖特基曲线测试等实验结果表明,CN的导带电位和价带电位分别为-1.20和1.73 V,而CTF的分别为-0.78和1.71 V,该能带结构使得CN和CTF形成I型异质结,有利于进行C0_2/CO的还原反应(氧化还原电位为-0.52V).在反应动力学上,CN/CTF异质结构光催化CO_2还原生成CO仅需两对H~+/e~-,提高了生成CO的选择性,同时助剂2,2'-联吡啶配合物的加入可加快电子传输效率,实现CO_2的吸附断键和光催化还原的动态循环.综上,本文有望为基于太阳光驱动的光催化还原CO_2研究领域提供新的高效非金属催化剂.