目前,能源短缺、环境污染日益严重,因此寻求绿色、可持续的方法解决这两大问题迫在眉睫。光催化产氢作为一种简单、环保的技术方法已经受到人们的高度重视。石墨相氮化碳（g-C₃N₄）由于其具有恰当的能带（2.7 e V）,优异的热稳定性和化学稳定性,无毒低成本等特点,受到研究界的广泛关注。然而,由于其表面积小,可见光区域吸收有限,光生电子-空穴复合严重等问题严重制约了g-C₃N₄在光催化领域的应用。因此,努力改性g-C₃N₄基光催化材料是十分必要的。本文以g-C₃N₄为研究对象,以氨基树脂为结构导向剂,通过简单的共聚方法构筑了两类具有特殊形貌的g-C₃N₄基光催化剂,一方面有效地改善了g-C₃N₄的结构和组成,提高了比表面积;另一方面,优化了g-C₃N₄的能带结构,拓展了光谱吸收,改善了电子传输性能和光生载流子的分离速率,进而极大地提升了材料的光催化性能。同时,本论文对催化剂的制备、组成、结构以及光催化性能之间的内部关系进行了详细的探究。主要内容如下:1.受植物学中“叶镶嵌”的启发,我们采用二聚氰胺-甲醛树脂（DF-resin）作为结构导向剂,成功合成了藤蔓状的g-C₃N₄（V-CN）。V-CN独特的“叶镶嵌”结构有效地增加了材料的比表面积,提升了材料的光利用率。此外,DF-resin的引入进一步优化了V-CN的能带结构,拓展了其可见光响应范围,改善了其结晶性和界面电荷传输性能,所制备材料表现出超高的可见光水分解产氢活性和优良的催化稳定性。当DF-resin的加入量为100μL时,所制备材料具有最好的产氢活性,其产氢速率高达13.6 mmol h-1g-1,是三聚氰胺衍生的纯g-C₃N₄的38倍,在420 nm和500 nm处的表光量子效率分别达到12.7%和2.0%,是目前所报道的g-C₃N₄基光催化剂活性最好之一。本项研究不仅为合理设计g-C₃N₄纳米结构提供了一个新的思路,同时也在人工模拟自然光合系统精细结构方面提出了重要参考依据。2.我们采用三聚氰胺-甲醛树脂（MF-resin）为结构导向剂,通过简单的热缩聚方法合成了管状的g-C₃N₄（TCN）。TCN所就具有的独特管状结构不仅降低了在催化反应过程中的传质阻力,而且还利于入射光的多重反射和散射,增强了催化剂对光的利用率;此外,MF-resin的加入,使得在TCN结构中引入N缺陷和含氧物种,降低了禁带宽度,增强了可见光吸收,同时改善了TCN的亲水性能。这些因素的共同作用,使TCN展现出优异的光催化活性和稳定性,其中,MF-resin的加入量为0.1 ml时,所制备出的TCN表现出最好的光催化活性,其产氢速率为7.50 mmol h-1g-1,是纯g-C₃N₄样品产氢速率的6倍,其表观量子效率在400 nm处高达19.2%。该工作简单独特的方法可能会加深我们对制备特殊形貌的g-C₃N₄基光催化剂的理解,同时也会为以高分子改性g-C₃N₄构筑新型、高效可见光催化剂的设计提供重要启示。