能源短缺和环境污染已成为人类可持续发展道路上所面临的两大难题。发展半导体光催化剂和光催化技术为解决环境污染和能源短缺问题提供了新的可能。石墨相氮化碳材料（g-C₃N₄）因为其无毒、廉价、良好的热稳定性和化学稳定性以及制备方法简单等优良性能成为光催化领域的研究热点。然而,g-C₃N₄比表面积小和量子效率低的缺点导致其光催化活性低。本文围绕氮化碳基催化剂的制备、表征及其光催化性能展开研究,具体研究内容如下:1.通过简单的水热法在石墨相氮化碳纳米片层上原位生成TiO₂纳米颗粒。制备出的TiO₂/g-C₃N₄纳米复合材料在可见光照射下光催化活性显著高于纯g-C₃N₄。当TiO₂负载量为30 wt%时,反应40 min即可降解97%的罗丹明B（RhB）。光生电子在TiO₂和g-C₃N₄界面间的传输使得光生载流子分离,光催化性能提高。本文提出TiO₂/g-C₃N₄复合材料在可见光照射条件下的光催化机理并通过实验进行了验证。结果表明,TiO₂/g-C₃N₄反应体系中起氧化作用的是空穴（h+）和超氧自由基（·O₂-）。2.以尿素（CO（NH₂）2）和磷酸氢二铵（（NH4）2HPO4）作为前驱体,通过热聚合法制备了磷（P）掺杂石墨相氮化碳材料（P-CN）。通过X射线衍射仪、红外光谱仪、X射线光电子谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外可见漫反射光谱仪和比表面积及孔隙分析仪对样品进行了表面形貌及结构表征,通过对RhB的降解实验,研究了样品的可见光催化性能,对其催化机理进行了分析。结果表明,合成过程中磷原子的掺杂会取代g-C₃N₄中的C原子,从而改变g-C₃N₄的表面形貌和电子结构。在可见光条件下,P-CN材料表现出优异的光催化性能,其对RhB的降解速率明显优于纯g-C₃N₄。其中3%P-CN样品催化活性最高,反应30 min时,RhB的降解率达到96.8%。分析认为,P原子对g-C₃N₄中的C原子的取代使P-CN样品表面处于富电子状态,并导致P-CN样品导带位置升高,光电子还原性增强。这些电子与水中的溶解氧形成·O₂-,从而使得光催化性能显著提高。3.通过原位沉积-沉淀法制备了磁性Fe₃O₄/CdS/g-C₃N₄复合材料。磁化曲线表明Fe₃O₄/CdS/g-C₃N₄具有很好的磁响应性。在可见光照射下,Fe₃O₄/CdS/g-C₃N₄对RhB的光催化效率明显高于纯g-C₃N₄和CdS。Fe₃O₄/0.4CdS/0.6g-C₃N₄样品的催化活性最高,反应15 min时,RhB的降解率达到97.1%。光生载流子在CdS和g-C₃N₄界面间的传输使得光生载流子分离,光催化性能提高。Fe₃O₄/CdS/g-C₃N₄反应体系中起催化氧化作用的是h⁺和·O₂^-。