随着一些传统的不可再生的能源材料如煤、石油、天然气等被逐渐消耗殆尽,环境污染问题日趋严重,发展绿色环保、可再生的新能源材料是现代社会亟待解决的重要任务。太阳能作为一种新型的能源,具有安全、绿色、成低本、来源广、可再生及没有环境约束等优点。因此,将太阳能转换为人类社会所需的动力资源将能够有效解决目前面临的能源短缺和环境污染问题。半导体光催化是在光的作用下发生光化学反应从而达到降解有机污染物或者分解水产生氢能等目的的一种技术。石墨相氮化碳（g-C₃N₄）由于其合适的能带结构、热稳定性及化学稳定性高,是一种在光催化领域具有广泛的应用前景的可见光响应半导体材料。然而,g-C₃N₄的光生电子-空穴（e—-h+）对极高的复合率严重影响其光催化性能在实际生产生活中应用。在过去的研究中,科学家们通过结构修饰、掺杂、共聚合以及形成g-C₃N₄基化合物半导体等方法来提高可见光下g-C₃N₄的光催化活性。本论文在前人工作的基础上,主要从增大g-C₃N₄的表面积和负载与之能带匹配的半导体形成复合半导体光催化剂两个方面,探索g-C₃N₄可见光催化降解有机污染物活性增强的方法,主要取得了以下成果:第一,g-C₃N₄的制备及其光催化性能的研究。利用高温热解的方法合成了具有成分、结构、形貌均一且表面积大的二维g-C₃N₄材料。我们系统讨论了反应原材料、时间、温度对最终产物的形貌、尺寸、表面积和半导体带隙的影响。还对合成的g-C₃N₄的催化性质做了深入探究,为制备高活性、高稳定性的g-C₃N₄复合半导体材料做好前期准备。第二,采用原位生长法制备g-C₃N₄基复合半导体光催化剂,提高可见光催化降解有机污染物的性能。利用三聚氰胺热解法合成的g-C₃N₄作为前驱体,在水热条件下制备了g-C₃N₄/Bi2MoO6复合物和g-C₃N₄/Ag3WO4/Ag三元复合物。结果发现,能带匹配的g-C₃N₄复合光催化剂可以有效促进光生e—-h+对分离,改善g-C N对可见光的吸收,从而加快对有机污染物的降解,提高可见光催化活性。另外,我们对所制备的复合光催化剂的机理也做了深入讨论,为制备选择3 4性的g-C N基光催化剂奠定理论基础。3 4第三,选择具有大表面积的多孔g-C₃N₄（Pg-C₃N₄）作为前驱体,并将其与Ag3PO4、BiOBr光催化剂进行复合来进一步增强二维g-C₃N₄可见光驱动的光催化性能。将尿素与硫脲比例混合后高温煅烧生成Pg-C₃N₄,然后以Pg-C₃N₄为反应基底,通过简单的沉淀法或水热法合成了Pg-C₃N₄/Ag3PO4复合物和Pg-C₃N₄/BiOBr复合物光催化剂。实验结果表明,在可见光条件下,二元耦合光催化剂的光催化活性明显增强,这是由于Pg-C₃N₄特殊的孔结构可以增强对有机物的处理能力,另外,催化剂与Pg-C₃N₄之间紧密的界面接触也有利于光生载流子的传输和分离。因此,Pg-C₃N₄复合光催化剂能够有效提高其可见光催化性能,具有广泛应用前景。