近年来,随着全球工业化的快速发展,能源短缺和生态环境污染问题日益严重。太阳能作为一种无污染、丰富、可再生能源,在未来新能源的开发中占据极其重要的地位。半导体光催化技术在解决环境污染和能源短缺方面有着独特的优势,尤其是在光降解水污染方面,体现出的清洁、高效、节能等优点。石墨相的g-C₃N₄材料以其化学性质稳定、无毒、原料丰富、成本低等优势而受到人们广泛关注。但纯g-C₃N₄材料存在对太阳能的利用率较低,比表面积较小以及光生载流子的复合率高等缺点,导致其光催化性较低。因此,构建高效的g-C₃N₄基光催化剂已经成为凝聚态物理的研究热点之一。本文基于能带工程设计并构建了同质和异质g-C₃N₄基异质结,获得了响应可见光的高效g-C₃N₄基复合材料光催化剂,系统研究了制备工艺、形貌、成分、结构与光催化性能的关系。本工作为制备高催化性能的Z型复合光催化剂提供了方向。论文的主要研究内容如下:（1）基于固体能带理论,通过对能带位置的调控,制备了Z型结构的CeO₂/g-C₃N₄异质结,并对复合半导体两种类型Ⅱ类和Z型异质结的光催化机理进行了详细的研究,证实Z型异质结的构建能够有效地提高了光生载流子的分离和转移,延长光生载流子的寿命,大大提高了光催化性能。研究表明,制备的CeO₂/g-C₃N₄复合材料具有纺锤状堆积而成的花状结构,大的比表面积（102m²/g）,为光催化反应提供了更多的活性位点。CeO₂/g-C₃N₄异质结对MB的降解速率为0.246h^-1,分别是商业P25(0.051h^-1)、块状g-C₃N₄(0.028h^-1)和CeO₂(0.008h^-1)的4.8,8.8和30.8倍。（2）基于不同原材料制备的g-C₃N₄具有不同的能带结构,利用三聚氰胺、三聚氰酸和硫脲之间的氢键作用形成超分子前驱体,再通过高温煅烧超分子前驱体的方法制备了g-C₃N₄/g-C₃N₄同质结。通过对g-C₃N₄/g-C₃N₄复合材料的能带结构分析,证实同质g-C₃N₄/g-C₃N₄界面为Z型异质结,在光催化过程中由更负的导带（CN-T导带）上的电子和更正的价带（CN-MC价带）上的空穴作为光生载流子来参与氧化还原反应。这种Z型异质结不仅有效分离了电子-空穴对,而且显著提高了电子-空穴的氧化还原能力。结果表明,g-C₃N₄/g-C₃N₄同质结具有独特的二维片状结构,较大的比表面积（60.9m²/g）,在可见光照射下对罗丹明（RhB）的降解效率为0.833h^-1,是普通g-C₃N₄降解效率的15.4倍。本研究为设计具有特定形貌的新型Z型光催化剂以及利用太阳光高效地催化降解有机污染物提供了一种简单的方法。