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随着工业化的发展，水污染日渐严重，在众多水污染治理研究中，光催化技术因其高效、绿色、安全及可持续等特点成为解决水污染最有效的方法之一。
g-C3N4因其具有独特的电子能带结构、易于制备以及稳定的物理化学性质等优点，在能源和环境领域得到了广泛的研究。但是，g-C3N4有效比表面积低、光生载流子复合率高，此外材料片状易堆积等缺点使其光催化效率较低，妨碍了其实际应用。如何提高g-C3N4的可见光催化活性成为该领域研究的热点。本文通过控制材料制备过程中气体产生量的方案，获得多孔三维的g-C3N4(3D-C3N4)，再分别利用Bi2WO6和UiO-66-NH2与三维g-C3N4进行耦合，获得两种异质结复合材料，从而增加了g-C3N4的比表面积、同时降低了其电子-空穴复合率，改善了其可见光利用效率。主要内容如下：
(1)3D-C3N4/Bi2WO6的复合光催化剂：以双氮源为前驱体，通过简单的水热、煅烧，制备出了一种多孔立体三维的g-C3N4(3D-C3N4)，再经过原位组装制备出了3D-C3N4/Bi2WO6的复合可见光催化剂。对3D-C3N4/Bi2WO6复合材料的结构、组成及性能进行了详细表征。研究了其对四环素(TC)的可见光催化降解性能，发现20%3D-C3N4/Bi2WO6复合材料在120min光照下，对TC的降解率高达98%，是纯3D-C3N4降解率的2.2倍。本文进一步研究了该催化剂对实际废水的光催化降解性能，在12h内，实际废水中COD的去除率达到了70%。对材料的催化降解机理进行了研究，发现三维结构减少了片层的堆积，且较大的比表面积有利于对污染物分子的吸附并提供更多的反应活性中心；另外两种材料紧密接触的界面可以提高电荷转移速率，从而提高了电子-空穴的分离效率。
(2)3D-C3N4/UiO-66-NH2复合光催化剂：通过原位组装法将氨基化的Zr金属MOFs材料(UiO-66-NH2)与三维g-C3N4进行耦合，得到3D-C3N4/UiO-66-NH2复合光催化剂。通过XRD、FT-IR、TEM、SEM、XPS、PL光谱等方法对材料的结构、组成及光物理性质进行了表征。以对硝基苯酚(4-NP)和四环素(TC)为模型化合物，评估了其可见光催化性能。发现，在180min内，对硝基苯酚(4-NP)和四环素(TC)的降解率分别是3D-C3N4的2.3和2.5倍。紧接着，对制药废水和生活废水的COD去除进行了研究，12h后，其去除率分别约为73%和66%；480min后，60%3D-C3N4/UiO-66-NH2复合材料对制药废水的矿化率达到46%。对其光催化性能增强机理进行了研究，发现复合材料高的比表面积提高了材料对污染物的吸附，同时，异质结界面使电子空穴有效分离，使其具有较高的光催化性能。
g-C3N4因其具有独特的电子能带结构、易于制备以及稳定的物理化学性质等优点，在能源和环境领域得到了广泛的研究。但是，g-C3N4有效比表面积低、光生载流子复合率高，此外材料片状易堆积等缺点使其光催化效率较低，妨碍了其实际应用。如何提高g-C3N4的可见光催化活性成为该领域研究的热点。本文通过控制材料制备过程中气体产生量的方案，获得多孔三维的g-C3N4(3D-C3N4)，再分别利用Bi2WO6和UiO-66-NH2与三维g-C3N4进行耦合，获得两种异质结复合材料，从而增加了g-C3N4的比表面积、同时降低了其电子-空穴复合率，改善了其可见光利用效率。主要内容如下：
(1)3D-C3N4/Bi2WO6的复合光催化剂：以双氮源为前驱体，通过简单的水热、煅烧，制备出了一种多孔立体三维的g-C3N4(3D-C3N4)，再经过原位组装制备出了3D-C3N4/Bi2WO6的复合可见光催化剂。对3D-C3N4/Bi2WO6复合材料的结构、组成及性能进行了详细表征。研究了其对四环素(TC)的可见光催化降解性能，发现20%3D-C3N4/Bi2WO6复合材料在120min光照下，对TC的降解率高达98%，是纯3D-C3N4降解率的2.2倍。本文进一步研究了该催化剂对实际废水的光催化降解性能，在12h内，实际废水中COD的去除率达到了70%。对材料的催化降解机理进行了研究，发现三维结构减少了片层的堆积，且较大的比表面积有利于对污染物分子的吸附并提供更多的反应活性中心；另外两种材料紧密接触的界面可以提高电荷转移速率，从而提高了电子-空穴的分离效率。
(2)3D-C3N4/UiO-66-NH2复合光催化剂：通过原位组装法将氨基化的Zr金属MOFs材料(UiO-66-NH2)与三维g-C3N4进行耦合，得到3D-C3N4/UiO-66-NH2复合光催化剂。通过XRD、FT-IR、TEM、SEM、XPS、PL光谱等方法对材料的结构、组成及光物理性质进行了表征。以对硝基苯酚(4-NP)和四环素(TC)为模型化合物，评估了其可见光催化性能。发现，在180min内，对硝基苯酚(4-NP)和四环素(TC)的降解率分别是3D-C3N4的2.3和2.5倍。紧接着，对制药废水和生活废水的COD去除进行了研究，12h后，其去除率分别约为73%和66%；480min后，60%3D-C3N4/UiO-66-NH2复合材料对制药废水的矿化率达到46%。对其光催化性能增强机理进行了研究，发现复合材料高的比表面积提高了材料对污染物的吸附，同时，异质结界面使电子空穴有效分离，使其具有较高的光催化性能。