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近年来，类石墨相氮化碳(g-C3N4)被证明是多功能的非金属异质催化剂，由于其具有高稳定性，有趣的电子结构以及宽的带隙(依据结构的变化与吸附的原子，理论计算显示带隙可到5 eV)，无毒易制备等特点，广泛应用于催化反应中，包括降解有机染料、傅克反应、CO2的化学活化、光解水制氢和光电化学电池。缩聚程度较高的g-C3N4(550℃)的光谱带宽为2.7 eV，在可见光区有吸收。利用g-C3N4的共轭大π键，将其与无机半导体杂化形成异质结光催化剂，来达到拓宽波长利用范围，减少光生电子和空穴复合的目的，从而提高光催化活性。 本论文采用简单的水热法、浸渍法结合热处理技术制备了硫化镉纳米棒/类石墨相氮化碳(CdS NRs/g-C3N4)、硫化镉量子点/秩序中孔氮化碳(CdS QDs/ompg-C3N4)、氯化银纳米粒子@中孔氮化碳(AgCl NPs@mpg-C3N4)和二氧化钛纳米粒子/中孔氮化碳(TiO2 NPs/mpg-C3N4)四种异质结复合光催化剂，并将其用于光电化学电池，光解水制氢和光降解甲基橙等领域。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散光谱仪(EDX)、红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等一系列手段对催化剂进行物相和结构表征，并初步探索了光催化机理。论文的主要研究内容如下： (1)采用成本低、易操作的水热法制备出CdS NRs/g-C3N4复合物，并将其应用在光电化学电池上。XRD测试结果显示，CdS为六方纤锌矿相，HRTEM显示，CdS以纳米棒(直径5 nm，长度50-400 nm)形式镶嵌在g-C3N4中。可见光辐射下，其光电流大约为100μA/cm2，而g-C3N4大约为3-5μA/cm2，纯的CdS仅仅为17μA/cm2，比g-C3N4提高了将近30倍，光电转换效率最高达到了27％。 (2)通过一步水热法制备了CdS QDs/ompg-C3N4催化剂，并将其用于可见光光解水制氢。XRD、HRTEM表征结果显示CdS量子点的直径为3.0-5.0 nm，且为六方纤锌矿相。以Na2SO3和Na2S作为牺牲剂，负载2.0 wt% Pt后，可见光照6小时，反应体系产氢总量达到了1298μmol，比相同条件下ompg-C3N4体系的产氢量(469μmol)提高了1.8倍。 (3)采用浸渍法制备了AgCl NPs@mpg-C3N4催化剂，并将其用于可见光降解甲基橙。AgCl纳米粒子的粒径均一且为10 nm。反应进行的同时部分AgCl被还原为Ag，形成Ag/AgCl NPs@mpg-C3N4。借助Ag表面等离子体共振效应，可见光照射两小时，催化剂能够完全降解甲基橙(20 mgL-l)，是同等条件下mpg-C3N4光催化活性的3.2倍。 (4)采用溶剂热法成功制备了TiO2 NPs/mpg-C3N4催化剂，并将其用于可见光催化降解甲基橙反应中。XRD测试结果表明TiO2为锐钛矿相。反应两小时，其降解率为可达到69.1%，而mpg-C3N4的降解效率只有46%。