随着社会的不断发展,能源和环境问题亟待改善。在众多的研究中,光催化技术是一种在能源和环境领域中有着重要应用前景的技术。光催化分解水制氢为缓解21世纪能源和环境问题提供了切实可行的新方案。氮化碳（C3N4）作为一种传统的有机半导体光催化剂一直备受科学家的青睐,这得益于C3N4具有较好的物理和化学稳定性、制造成本低等优点。但是,C3N4同样存在光生载流子复合较快的问题,这是C3N4本身最为“致命”的缺陷。研究者们发现光生载流子复合较快这一现象很大程度是受自身光生电子转移能力的影响。本文将C3N4作为主要光催化材料,通过可控的复合手段制备具有高效载流子分离效率的复合光催化剂。本文主要通过过渡金属修饰、构筑异质结这两个手段改善C3N4的光催化载流子分离效率。负载过渡金属:（1）Pt单原子和Pt团簇共同修饰C3N4。为了降低光催化剂的成本,以氯铂酸为Pt来源通过简单的油浴的方法将Pt负载到C3N4上面。借助高角度环形暗场扫描透射电镜（HAADF-STEM）,证实了C3N4表面存在Pt单原子和团簇。利用高分辨X射线光电子能谱（XPS）分析了C3N4表面的Pt的化学态。光催化产氢实验结果证明Pt/C3N4最优的样品产氢性能(28 mmol·g-1·h-1)约为C3N4光沉积Pt产氢性能(9.8 mmol·g-1·h-1)的2.8倍,归因于C3N4表面大量的Pt单原子和团簇作为催化反应位点,源源不断地捕获来自C3N4的光生电子,提高了光生载流子的分离效率。（2）Co单原子修饰C3N4。基于上述研究,为了进一步降低成本,通过超分子链接制备了含有Co原子的C3N4前驱体。之后在N2中煅烧得到Co/HCNS复合光催化剂。同步辐射表征和理论计算表明Co原子位于C3N4层间,并且与上下层的C3N4之间形成了化学键,在电子传输中充当了桥梁的作用,加快了C3N4内部的光生载流子分离效率。在同步产氢和苯甲醇氧化实验中Co/HCNS表现出优异的性能,氢气的产率为8.2 mmol·g-1·h-1,苯甲醛的产率为11 mmol·g-1·h-1,约为C3N4同步实验下性能的4倍。此外,对Cu、Co、Fe、Ni原子进行了测试,发现Co原子修饰时性能最好。基于上述对过渡金属修饰C3N4的研究,本研究利用过渡金属Pt修饰C3N4/Mo O2/C S型异质结复合材料。通过X射线光电子能谱（XPS）和功函数,证明了C3N4和Mo O2/C之间形成了内建电场（IEF）,方向为C3N4指向Mo O2/C。结合能带分析,C3N4和Mo O2/C之间形成了S型异质结。聚集在C3N4导带上的电子最后会被光沉积的Pt捕获,将H+还原成H2,最优的C3N4/Mo O2/C样品产氢性能为16.2 mmol·g-1·h-1大约为C3N4的1.8倍。利用负载过渡金属和构筑异质结这两种方法,提高了C3N4的光生载流子的分离效率。