氮氧化物是主要大气污染物之一,是形成酸雨和PM2.5的重要前驱体。传统技术主要针对工业排放的高浓度NO处理,不适用于大气中低浓度NO的净化。光催化技术可在温和条件下,利用太阳光或室内光源产生强氧化性的活性物种,在净化低浓度空气污染中具有良好的应用前景。石墨相氮化碳（g-C₃N₄）是首个被发现的无金属可见光驱动光催化剂。然而现有方法得到的g-C₃N₄比表面积小、产量较低、光生电荷分离率低、光催化活性不高。为了克服g-C₃N₄制备及应用中存在的关键问题,本文采用了微结构调控和元素掺杂等手段对g-C₃N₄微结构和电子结构进行优化,得到如下结论:（1）通过使用硫酸铵和双氰胺作为前躯体一步法共同热聚合可以简单合成廉价且高效的介孔g-C₃N₄。（2）以硫酸铵和尿素作为前躯体共同热聚合可以简单合成廉价且高效的g-C₃N₄,不仅提高传统方法合成g-C₃N₄的可见光催化活性,同时大幅度提高g-C₃N₄的产量。（3）使用蔗糖和尿素作为前躯体共同热聚合可以简单合成廉价且高效的C掺杂g-C₃N₄,大幅度提升了g-C₃N₄的光催化活性。具体研究内容如下:1、软模板法合成介孔g-C₃N₄光催化剂:发展了以硫酸铵作为气体软模板和双氰胺共聚合制备介孔g-C₃N₄的新方法。以2.0 g硫酸铵和2.0 g双氰胺作为前驱体,在空气中热解聚合可以制得介孔g-C₃N₄可见光催化剂,其可见光催化净化NO的去除率从24.9%提升到47.1%。这归因于较大的比表面积、介孔结构、较高的光生载流子分离率和合适的能带结构。这种制备方法工艺流程简单、前驱体成本低廉,为介孔g-C₃N₄光催化剂的大规模合成和应用提供了新思路。2、同时提高g-C₃N₄的产量与活性:以硫酸铵和尿素为前驱体,通过共聚合制备高性能、高产量的g-C₃N₄可见光催化剂。在10.0 g尿素中添加1.50g硫酸铵作为前驱体,通过一步热聚合法合成g-C₃N₄。该方法不仅将g-C₃N₄可见光净化NO的去除率从33.2%提高到46.9%;同时提升将g-C₃N₄的产量提高了10倍。g-C₃N₄光催化活性的提升由以下因素共同作用:可见光吸收能力提高、空穴和电子复合率更低。g-C₃N₄产量的提升是由于硫酸铵的加入显著降低了蜜勒胺生成反应所需的活化能,反应中产生更多的蜜勒胺,从而使得前驱体的利用率得到提升。这一研究结果为大规模制备高性能g-C₃N₄提供了新方法。3、共聚合制备性能优越的C掺杂g-C₃N₄:将微量蔗糖添加到10.0 g尿素中作为碳源,即可原位共聚合制得C掺杂的g-C₃N₄。当蔗糖的添加量为2.0 mg时,产物的可见光净化性能大幅提升,NO去除率从33.2%提高到56.8%。基于离域大π键理论,C掺杂大幅度地抑制了g-C₃N₄光生电荷的复合。同时光催化剂的比表面积和可见光吸收均得到提升。该方法制备过程简易、成本低廉,为碳掺杂光催化剂的制备提供新的方法。