光催化技术有望克服化石燃料短缺并解决相关环境问题,是一种可持续发展技术。开发半导体光催化体系是实现太阳能转换的有效途径。然而,现有的光催化体系整体效率较低,其工业化应用仍然面临着巨大挑战。类石墨相氮化碳（g-C₃N₄）由于其无毒、廉价易得和稳定性良好等优点,而成为一种被寄予厚望的非金属可见光光催化剂。但是,可见光吸收不足和光生载流子快速复合严重制约g-C₃N₄光催化性能的提升。本论文中通过简单的一锅法,利用磷酸脲作为掺杂源,对g-C₃N₄进行磷元素和质子共掺杂。并分别明确了磷和质子的作用:磷掺杂可以有效地减小g-C₃N₄带隙,提高可见光的利用率;质子化则可以提高其光生载流子的分离效率。二者的协同作用使g-C₃N₄在可见光下的Rh B降解活性提高了近5倍,分解水产氢活性提高了4倍。贵金属的表面等离子体共振（SPR）效应可以帮助光催化剂提高可见光吸收效率,因而被应用于光催化领域。热电子注入是提高等离子体金属-半导体结构光催化性能的重要原因。然而金属和半导体之间的势垒高度这一影响热电子注入的关键因素,却鲜有研究报道。本论文通过构建SPR效应辅助的Ag_xAu_1-x/PCN光催化体系,研究了半导体和金属之间的势垒在热电子注入方面的影响。磷掺杂会降低g-C₃N₄的导带,并直接影响金属与半导体之间的肖特基势垒高度。同时,等离子体金属纳米颗粒的合金化增强了金属和半导体之间的接触,并改善了接触势垒。通过对金属与半导体之间势垒高度的优化可以使热电子更加有效地注入到半导体中,并参与光催化反应,最终使其光催化产氢的性能得到了极大地提升。此外,g-C₃N₄中光生载流子的快速复合是限制其性能的主要缺点之一。通过构造异质结可以有效地解决这一缺点,但会不可避免地损失光生载流子的部分氧化还原能力,降低光的利用效率。在本论文中尝试构建具有额外SPR效应和铁电效应的新型Ba Ti O₃/Au/g-C₃N₄三元Z-型异质结光催化剂。通过SPR效应与铁电效应的协同作用,显著提高了光生载流子的产生和分离效率,并保留了其较高的氧化还原能力,使该三元Z-型体系在Rh B光降解和光催化产氢方面均具有优异的性能。以上这些工作为理解光催化体系中的电荷转移机制提供了新的视角,并为合理设计g-C₃N₄基光催化剂提供了新的见解。