在当前经济快速发展的时代下,由于传统不可再生资源如矿石、煤燃料日渐枯竭,人类将会在不久的未来面临着严重的能源枯竭。地球上海水的面积与容量分别占全球总面积和容量的71%和95%以上,而海水中除了大量石油以外,还存在着大量的铀酰离子,若能将其富集、回收并加以利用等,这将会给面临着能源枯竭等问题的我们,找到一条新的解决途径。随着人类对核能进行不断地利用,其带来的环境污染危害问题也逐渐的突显出来,尤其是放射性污染问题尤为突出。如果不加以改善,人类社会将无法保持长久的发展。随着铀矿等不断开采,还会带来砷等重金属污染问题,并且采用传统的处理方法已经很难将其彻底地去除。因此,如果能开发一种新的解决技术,将水体中的铀酰和砷离子进行去除,从而实现污染治理与能源化同步等目的,这样不仅有利于解决环境污染的问题,同时也有利于缓解能源危机。故本论文系统研究了两种g-C₃N₄/TiO₂（CNT）和g-C₃N₄/NH₂-MIL-125（Ti）（CN）复合半导体光催化剂,在光催化还原U（VI）和吸附铀酰离子并实现回收等能源化重复利用方面进行了深度研究。论文中采用由低廉前驱体尿素通过煅烧法合成得到的层状类石墨烯g-C₃N₄催化剂,又通过溶剂热合成得到球状TiO₂和块状NH₂-MIL-125-Ti等Ti基催化剂材料,然后分别通过弱作用力和共价键作用等方式来合成得到g-C₃N₄/TiO₂和g-C₃N₄/NH₂-MIL-125（Ti）等复合异质结半导体光催化剂。并且通过XRD、SEM、FT-IR、Raman和XPS等表征手段系统地分析其催化剂的物质内部分子、原子和电子级结构。所合成得到的40 CNT（g-C₃N₄含量为40%）复合材料,通过实验数据表明,40 CNT材料的光催化在20 ppm U（VI）和20 ppm As（III）的混合溶液体系中,去除效率82.66%和41.18%。随着As（III）浓度的增加,U（VI）的去除率降低,同时得出As（V）生成量随着As（III）浓度的增加而增大等两种重金属间竞争的影响关系。而且,我们通过不同时间内的XPS谱图分析,证实了光催化同步U（VI）还原成U（IV）和As（III）氧化As（V）这一过程。通过自由基淬灭实验证实·O₂^-,·OH和h⁺在As（III）的氧化过程起到主要作用,而光生电子主要用于U（VI）还原成U（IV）这一过程。另外,我们又合成得到CN复合材料,实验结果表明单纯NH₂-MIL-125（Ti）材料对于U（VI）的吸附效果好。其最大吸附容量可达到243 mg/g,吸附模型符合Langmuir模型,且所发生的为释放热量的吸附反应过程。又从Zeta电位测试结果表明的其等零电点为2.80,较好地在pH处于3⁷内对铀酰离子发生较好的吸附反应。又通过UV-vis,PL,Mott-Schottky和Photocurrent等光电性能测试表明,分别对两类复合型异质结半导体催化剂就光响应能力、光生电子能力和光生电子、空穴复合率等性能进行了系统分析,得出异质结复合催化剂的光催化活性增强结论。另外,我们凭借反应前后的FTIR、XPS谱图分析,证实了吸附和光催化将U（VI）还原成U（IV）等过程。以上工作阐明了吸附和光催化氧化还原等多个反应机理之间的竞争协同关系。为今后实际废水处理及能源化等问题开辟了新的篇章。