芳烃衍生的硝化产物用途广泛,可用于精细化工中间体及其他相关功能材料。然而其目前主流工艺仍是硝硫混酸合成体系,尽管该方法条件成熟、产物收率高,但是选择性较差、过程中产生大量废酸,导致一定的分离操作困难与安全环保压力。因此,有必要推动研发工艺更简单、环境友好的绿色硝化工艺。光催化硝化反应可利用清洁的太阳能或其他可见光资源,通过在表面激发的高能电子和空穴,催化有机合成反应在温和条件下进行,能够同时满足环境-节能两方面的需求。本文首先对现有光催化硝化技术及产品进行了文献综述,讨论了各种光催化体系的特点与原理。最后优选非金属、生物安全性的g-C3N4基光催化剂为载体,利用金属纳米粒子的局部表面等离子体效应（LSPR）对其进行修饰改性,设计合成贵金属/g-C3N4复合光催化剂。对这一类光催化剂进行结构与组成的表征,考察了一系列芳烃化合物以及含氮类芳烃杂环的选择性硝化,并依据密度泛函理论（DFT）计算的分子静电势（ESP）,探讨了光催化硝化的反应机理,为绿色硝化工艺的革新提供一定的理论和技术探索。本文的主要研究内容如下:（1）通过水热合成法制备Ag/g-C3N4复合光催化剂,由SEM、TEM、XRD和XPS等分析,证实Ag纳米颗粒与g-C3N4的成功复合,根据UV-Vis、PL和TRPL等光谱以及光电化学的表征结果,解释了Ag纳米颗粒对g-C3N4基光催化剂性能的改善。以之为光催化剂、亚硝酸钠为硝化剂,考察了多种溴代苯酚的光催化硝化反应,结合高斯软件对分子静电势进行了模拟。结果表明芳烃取代基直接影响了分子静电势分布,氟、氯和溴取代的溴代苯酚比烷基和烷氧基取代的溴代苯酚显示出更高的反应优势,由自由基抑制实验结合EPR检测,推测光催化剂表面产生的超氧自由基和活性空穴在光催化硝化过程中发挥了关键作用,核心机理是光催化产生过氧亚硝酸分解得到的氮氧自由基,作为亲核试剂进攻溴代芳烃,选择性获得一硝化的卤代硝基苯酚。（2）将Pd纳米粒子与g-C3N4结合制备复合光催化剂,以硝酸铜为硝化试剂,对溴代苯酚进行选择性光催化硝化,结果显示Pd/g-C3N4的催化效果普遍要好于Ag/g-C3N4的催化效果。通过对照实验和自由基捕获实验,发现在Pd/g-C3N4催化硝化体系中,只有h+发挥了重要作用,证实钯的SPR效应强于银,但是Pd/g-C3N4结合硝酸铜的组合,显然不同于上一节Ag/g-C3N4结合亚硝酸钠的组合。根据不同溴酚的硝化性能和静电势模拟计算初步讨论了Pd/g-C3N4与硝酸铜的光催化硝化机理,依然是亲核的反应趋势,光照是整个反应的关键因素。无催化剂的对照实验中,推测由于光的作用导致硝酸根离子活化、处于不稳定的激发态,进而释放出二氧化氮自由基进攻溴代芳烃。（3）分别将上述两种不同的催化硝化体系用于溴代含氮杂环的光催化硝化反应。结果表明,与溴代苯酚的硝化效果相比,溴代含氮杂环的硝化更容易一些、转化率更高。分别以3-溴吡唑和3,5-二溴吡唑为例,发现只有在Pd/g-C3N4结合硝酸铜、Ag/g-C3N4结合亚硝酸钠的硝化体系中,催化效果才能达到最好,进行交叉之后的效果均有所下降,这进一步说明两种光催化硝化体系的差异。由不同含氮杂环的静电势（ESP）模拟计算,能解释一硝化含氮杂环的趋势,但现有研究仍未实现光催化多硝化。