现代科技进步,经济社会迅猛发展,环境污染问题越来越引起人们的关注。减少环境污染建设绿色中国一直是科研工作者的首要课题。自1972年研究人员发现TiO₂具有光催化性能,并将其用作光催化降解污染物。但由于TiO₂作为半导体应用于光催化领域仍然存在诸多问题:禁带宽度较大、太阳能利用率低、光生电子空穴复合率高等,极大限制了它的实际应用。因此研究者们开始寻找比TiO₂禁带宽度更小、光催化活性更加优异的半导体光催化剂。石墨相氮化碳（g-C₃N₄）作为本世纪备受科学家们青睐的非金属半导体光催化剂具有诸多优点:较宽的可见光吸收、带间能级可调变、化学稳定性高、边缘丰富N源、无毒无害等。g-C₃N₄作为一种环境友好型碳材料常被研究者应用于降解有机污染物及分解水产氢。在可见光催化条件下光生电子空穴与氧生成超氧自由基和羟基自由基等活性物种,能够快速降解有机污染物且无二次污染。众所周知,单一组分光催化剂有许多缺点:光生电子与空穴的复合率高。将两种半导体合成具有合适禁带结构的异质结复合材料,可以提高光生电子-空穴对的分离,提高光催化剂的光催化活性和稳定性。因此,本文以二维碳材料g-C₃N₄作为主要研究对象,设计合成物相可控的WO₃（X-WO₃）与g-C₃N₄采用固相烧结合成法制成复合光催化剂X-WO₃/g-C₃N₄来提高g-C₃N₄在可见光下对罗丹明B的光催化降解效率。论文的主要研究成果包括:（1）本文首先分别以尿素、钨酸铵为原料高温热解制备得到块状g-C₃N₄、h/m-WO₃;光催化结果显示,h/m-WO₃/g-C₃N₄光催化效果显著提高。其中,当g-C₃N₄与h/m-WO₃质量比为3.0制备的复合材料在碘钨灯照射下,150min内可使40 mg/L罗丹明B溶液降解率达到99%;（2）采用上述同样固相烧结合成方法及最佳反应物的质量比,通过调变前驱体钨酸铵的焙烧温度和焙烧时间合成两种物相的WO₃:六方相h-WO₃和单斜相m-WO₃,与前文异相结h/m-WO₃形成实验对照组,分别与g-C₃N₄合成异质结光催化剂,结合扫描电镜（SEM）发现三种不同物相的WO₃均与g-C₃N₄界面间形成异质结结构,在相同反应条件下排除了WO₃与g-C₃N₄负载形式不同对光催化反应影响的不确定因素,实验证明六方相h-WO₃与g-C₃N₄负载后大大提高了g-C₃N₄在可见光下对有机污染物罗丹明B的光催化降解能力。根据三种复合光催化剂表面光电压谱表征,结果可以发现H1G3（h-WO₃与g-C₃N₄的质量比为1:3）的SPV信号最强,说明H1G3异质结结构界面的光生电子-空穴对的分离与传输效率最大,光催化活性最高。与光催化降解实验结果相一致。（3）氧缺陷可以使光催化剂扩大波长吸收范围,促进光生空穴电子对分离,还可以作为电子捕获中心。本文将之前工作成功制成的h/m-WO₃,在管式炉内N₂气氛下400℃合成了h/m-WO₃-oxygen vacancy（h/m-WO₃-OV）,之后采用相同方法与g-C₃N₄合成h/m-WO₃-OV/g-C₃N₄异质结型光催化剂。通过对h/m-WO₃-OV的Raman表征,我们发现异相结在N₂下焙烧时间越长,h/m-WO₃晶格匹配度逐渐降低后升高,半峰宽逐渐增大后缩小,光催化性能逐渐增大后缩小。其中h/m-WO₃-60 min-OV物相晶格匹配度最小,半峰宽最宽,光催化性能最大。通过SPV表征结果显示h/m-WO₃-60 min-OV光生电子-空穴对分离效率最高,说明更多的光生载流子参加到光催化反应中去,从而极大地提高了光催化剂的降解效率。