石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一种层状聚合物半导体材料,因其可见光响应,超高的氮含量,形貌易于调控,组成便于调节,制备简单,原料来源广等优势,在光电催化以及作为单原子催化剂载体方面受到广泛关注。然而,本征g-C3N4也存在反应能垒高,比表面积小、单原子负载量低等问题。通过改性提高g-C3N4基催化剂的性能是当前研究热点。在光催化方面,引入贵金属助催化剂是提高g-C3N4光催化性能的有效方式,但是,弱的相互作用不利于g-C3N4与贵金属之间的电荷传输;作为单原子催化剂载体方面,g-C3N4虽然具有超高的氮含量,但是当前制备方法难以实现g-C3N4基高负载量单原子催化剂的可控制备。本论文通过溶剂热还原以及超分子自组装法实现了g-C3N4与贵金属间的强相互作用以及超高的单原子负载量。具体完成了以下工作:1)采用溶剂热法制备了CNNT及不同Pt含量的Pt-CNNT光催化材料。溶剂热还原法制备的Pt-CNNT实现了Pt与CNNT之间的半化学相互作用,同时形成了CNNT的面内同质结。Pt-CNNT中的半化学相互作用和面内同质结可以降低电荷转移的势垒,抑制光生电荷的复合,改善电荷分离和转移,并加速H+的还原。优化后的Pt-CNNT在可见光（λ＞420 nm）照射下制氢TOF可达到了918h-1,是Pt-CNNT的200倍,这项工作为高效光催化析氢提供了一种创新性的方法。2)通过超分子组装-高温煅烧的方式成功制备了g-C3N4负载的Fe单原子催化剂（Fe/CN）,并且实现了超高的Fe单原子负载量。以4-CP为模型有机污染物降解结果证明Fe/CN可以高效活化PI高选择性生成~1O2,从而高效降解有机污染物。该体系对4-CP的降解速率最高可达0.23 min-1。Fe/CN活化PI对4-CP的降解反应具有宽p H适用范围,且该体系对实际水体中常见阴离子也有强抗干扰能力。这为实现单原子催化剂材料在高效降解实际水体中的有机污染物方面的应用提供了实验基础及理论支撑。3)通过球磨-煅烧法制备了g-C3N4负载的Mn单原子催化剂（Mn1-CN）。球差电镜等表征手段证实了Mn单原子催化剂的成功制备,该方法能够实现Mn含量的调控,获得了高达14.2wt%的负载量。性能测试实验表明Mn1-CN能够快速活化PMS高效降解4-CP。并通过活性物种淬灭实验以及EPR测试证实Mn1-CN活化PMS能够高选择性生成~1O2。这种高选择性生成~1O2使Mn1-CN活化PMS体系具有优异的抗阴阳离子干扰能力以及宽的p H值适用范围。该工作为活性物种的选择性生成提供了实验和理论指导,进而对有机污染物选择性降解提供了新的思路。