进入二十一世纪以来,化石能源枯竭和环境恶化成为影响人类社会发展的最大问题,亟需解决。新型的光催化技术由于能够利用太阳能分解水制氢和降解环境污染物而无二次污染,成为解决当前能源危机和环境污染等问题最有前景的技术之一。二氧化钛作为第一代光催化剂的代表是光催化领域中被研究最广泛的光催化剂之一,具有较高的活性。但是,其较大的禁带宽度导致了较窄的光响应范围使得太阳能利用率过低,严重限制了其在现实中的应用。因此,大量的研究专注于开发高效的半导体光催化剂,以使其能在可见光照射下分解水制氢和降解环境污染物。一些有机聚合物和多元金属氧化物半导体就展示出了对可见光响应的特点。但较低的比表面积和较高的光生载流子复合率严重影响了它们的光催化活性。在此,本文选取了有机聚合物半导体光催化剂石墨相氮化碳（g-C₃N₄）作为研究对象,针对其存在的不足,根据材料本身特点设计了无模板法来提高材料的比表面积。本论文的具体内容如下:1.合成多孔g-C₃N₄,提升其可见光催化性能采用高浓度的HNO₃溶液,在水热反应条件下制备了小颗粒的g-C₃N₄纳米片,然后经过氨水超生除去杂质,得到比表面积为52 m²·g^-1的氮缺陷的小颗粒g-C₃N₄纳米片。通过XRD、氮气吸附-脱附、SEM、TEM、XPS、EPR和UV-vis等检测方法,对样品的形成过程、组成、结构、比表面积及孔径分布、形貌和光学性能等进行了分析,并探讨了其形成机理。处理后的样品使g-C₃N₄的比表面积从5.4 m²·g^-1提升到52 m²·g^-1。大比表面积和缺陷的存在,有利于g-C₃N₄对反应物的吸附和可见光的吸收,同时也有利于材料表面上的光生载流子和反应物的传输,使获得的g-C₃N₄的吸收光谱发生蓝移,能带宽度增加了0.11 eV,较宽的能带宽度也有利于抑制电子-空穴复合。最后,我们使用可见光照射样品气相降解异丙醇气体的实验分析了样品的光催化活性。结果表明,大比表面积和氮缺陷的多孔g-C₃N₄的光催化活性为原始g-C₃N₄的9.6倍。这主要归因于多孔结构提升了光催化剂的比表面积,增加了光催化剂对反应物的吸附能力和反应物/产物在催化剂表面的传输能力,同时缺陷使g-C₃N₄的能带结构发生改变,增加了电子和空穴的氧化还原能力,从而大大提高了催化剂的光催化活性。2.采用超分子共聚物为前驱体,制备多孔的g-C₃N₄纳米片。使用三聚氰胺-柠檬酸超分子共聚物作为前驱体,成功获得了具有多孔纳米片形貌的g-C₃N₄。系统地考察了三聚氰胺-柠檬酸比例、加热方式对形成的g-C₃N₄的结构、形貌、比表面积以及光催化性能的影响。采用多种表征方式对样品的形成过程、结构、比表面积及孔径分布、形貌和光学性能等进行了分析,并探讨了其形成机理。以g-CN-3使用“二次焙烧”法获得的g-C₃N₄存在最大的孔隙率和最小的层数,比表面积达到269 m²·g^-1,能带相比纯的g-C₃N₄扩大了0.06 eV,较少的层数和多孔性增加了样品的电子迁移率。通过对样品的光催化测试表明,多孔g-C₃N₄纳米片的活性为原始g-C₃N₄的5.5倍。