目前,在世界范围内能源短缺和环境污染问题日益突出,因此开发新能源和技术来解决此类问题显得尤为迫切。由于光催化技术可以实现光催化剂在光照下分解水制氢以及降解污染物,所以光催化技术在解决能源和环境问题展现出巨大的潜力。石墨相氮化碳（g-C₃N₄）由非金属元素组成,具有性质稳定、低成本、可见光响应和环境友好的特性,因此对于g-C₃N₄光催化材料的研究受到广泛关注。然而传统的g-C₃N₄光催化剂的比表面积小以及电子-空穴对复合率高限制了其催化效率。本文基于石墨相氮化碳（g-C₃N₄）存在的问题,从增加比表面积和改善电子-空穴复合率出发,提高其光催化性能。论文的具体内容如下:1.多孔g-C₃N₄光催化剂的制备及表征分析及光催化性能测试本文使用乙醛处理三聚氰胺得到前驱体,前驱体在氮气保护焙烧,然后在空气中热氧化刻蚀得到大比表面积的多孔的g-C₃N₄光催化剂。多孔g-C₃N₄样品分别进行XRD、SEM、TEM、、氮气吸附-脱附、XPS、和UV-vis等表征测试。通过表征测试分别分析了样品的晶体结构、微观形貌、内部结构、比表面积及孔径分布、光学性能,进一步的分析了样品形成机理。多孔g-C₃N₄的比表面积相对于传统的g-C₃N₄的比表面积(8.13m²g^-1)增加至95.8m²g^-1,其比表面积提升了11.7倍。孔容积由0.167 cm³g-1提升至0.672cm³g^-1,表明g-C₃N₄样品的孔隙增大。微量乙醛抑制了g-C₃N₄样品热聚合过程,抑制过程导致晶粒尺寸变小,缩短了载流子的传输距离,同时产生缺陷提高了载流子的分离效率。实验显示多孔g-C₃N₄样品的光催化性能相对纯的g-C₃N₄的光催化性能提升了4.5倍。光催化活性的提升原因归纳为乙醛处理三聚氰胺在氮气下焙烧形成结构缺陷,结构缺陷在空气焙烧下首先被热氧化刻蚀形成了孔隙结构并存在缺陷,因此使得材料的表面积增加,增大了反应物与样品的接触面积,有利于光催化反应;同时导致样品的晶粒尺寸的减小,缩短了光生电子-空穴传输距离;缺陷有利于电子-空穴的有效分离,最终由于多种因素协同作用提高多孔g-C₃N₄的光催化性能。2.多孔g-C₃N₄光催化剂的应用利用多孔g-C₃N₄催化剂的高的光催化活性,分别以硅酸钠与磷酸二氢钠作为粘结剂制备硅酸钠-g-C₃N₄光催化涂层与磷酸二氢铝-g-C₃N₄光催化涂层。分别探究了加热温度与催化剂的量值对硅酸钠-g-C₃N₄光催化涂层催化性能的影响以及氧化镁加入量、酸化时间、催化剂的量值对磷酸二氢铝-g-C₃N₄光催化涂层催化性能的影响,并且得到利于涂层催化性能的最佳值。