进入21世纪后,由于抗生素的过度使用,水环境污染问题变得日益严重。光催化技术因处理能力强、绿色无二次污染以及反应条件温和等优点在水污染治理上展现出巨大的应用前景。石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一种具有良好可见光吸收、合适能带结构和非金属属性的半导体光催化剂,在光催化领域中受到广泛关注。然而,由于剧烈的激子效应、严重的载流子复合过程以及较大的块状结构,初始g-C3N4的光催化活性较弱,这极大地限制了它在光催化领域中的应用。为了提高光催化反应效率,合理调控半导体光催化剂的微观结构显得极其重要。因此,本论文以优化块状结构、促进激子解离和加速载流子分离为研究切入点,通过形貌优化、异质元素掺杂、基团功能化和构建异质结等手段对g-C3N4的微观结构进行调控,制备出了一系列具有高活性的新型g-C3N4光催化材料,并将其应用于抗生素降解和细菌灭活中。通过对材料结构以及电子行为进行分析,探讨g-C3N4光催化性能提升的内部反应机制,揭示光催化反应机理。主要研究内容和结果如下:（1）通过水热氧化耦合二次煅烧法,制备出了O取代掺杂超薄多孔g-C3N4纳米片（OCN-24-550）,并将其应用于盐酸土霉素（OTC）的降解。结构分析和密度泛函理论（DFT）计算结果表明,内部O取代掺杂和超薄多孔结构有助于OCN-24-550的性能提升。具体地,O取代掺杂可以促进激子的解离,而超薄多孔结构则会加速载流子的分离,分离后的光生电子通过活化分子氧产生活性氧物质（ROS）参与OTC的降解。最终,在120 min的可见光照下,OCN-24-550可有效降解85.76%的OTC。降解过程符合伪一级动力学模型,反应速率常数为0.0164min-1,是初始BCN的11.71倍。（2）通过KCl限制的煅烧法制备出了具有电子积累能力的结晶性多孔g-C3N4（CPCN）,并将其应用于环丙沙星（CIP）的降解。实验结果显示,在CPCN制备过程中,KCl可以为聚合过程提供晶间受限空间并引入-C≡N和K+,而超分子前驱体的分解将引导多孔结构的形成。其中,吸电子基团-C≡N会扭曲g-C3N4的结构,使激子中的电子被-C≡N快速提取,然后由K+稳定,赋予CPCN电子积累能力。电子积累过程会促进激子的解离和载流子的分离,分离后的电子通过活化分子氧生成·O2-、H2O2和·OH等ROS参与CIP的降解。最终,在90 min的可见光照后,CPCN可有效降解85.8%的CIP,明显高于BCN的48.1%。（3）为了研究吸电子基团在提取电子,引起激子解离和载流子分离过程中的驱动力,通过酸氧化法制备出羰基和羧基共同功能化的少层超薄g-C3N4（FCN-12）,并将其应用于光催化活化过一硫酸盐（PMS）降解盐酸金霉素（CTC）。研究显示,羰基和羧基会在FCN-12的空间电荷区域形成大小约为0.17 e V的向上能带弯曲。能带弯曲作为驱动力快速提取光生电子,并通过阻止其回流实现有效的光生激子解离和光生载流子分离。在加入PMS后,聚集在FCN-12羰基和羧基上的光生电子通过活化PMS产生SO4·-、·OH、~1O2和·O2-等ROS参与CTC的降解。最终,在120 min内,FCN-12/PMS/vis体系可高效降解83.4%的CTC。此外,FCN-12/PMS/vis体系还具有良好的抗干扰能力,在一定的p H变化范围和阴离子共存条件下,均可有效降解CTC。（4）为了进一步研究能带弯曲在激子解离和载流子分离中的作用,通过静电自组装耦合煅烧法向g-C3N4纳米片（CNs）中引入了具有强吸电子能力的助催化剂Co B,并将所得Co B/CNs肖特基结光催化剂应用于金黄色葡萄球菌的光催化灭活。研究结果显示,CNs与Co B的功函数差异将在Co B/CNs肖特基结中形成高度为0.26 e V的向上能带弯曲。在Co B/CNs中,Co B较强的吸电子能力促进了CNs中的光生激子解离,而向上的能带弯曲可以阻止电子回流至CNs,实现光生载流子的空间分离。此外,界面Co-N键可有效地调节电子转移动力学,使Co B/CNs-2表现出更高效的两步单电子O2还原反应,从而提高Co B/CNs-2的ROS生成能力。最终,在125 min的可见光照下,Co B/CNs-2不仅可以完全灭活7×10~7CFU/m L的金黄色葡萄球菌,而且还可以有效降解细菌灭活过程中的泄露产物。