光催化技术可以有效地将有机污染物降解转化为CO2、H2O等无机小分子，已成为染料废水处理领域最有前景的绿色技术之一。本文开展了基于石墨相氮化碳(g-C3N4)复合光催化剂的制备、表征测试及其光催化降解罗丹明B(RhB)的研究工作，旨在解决g-C3N4光催化活性低、光生电子-空穴易复合和太阳能利用率低的问题。
　　(1)利用溶剂热法和高温煅烧法分别制备了中空微球状CdS和块体g-C3N4,然后通过煅烧法成功制得了传统Ⅱ型CdS/g-C3N4异质结光催化剂，并对其晶相结构、表面形态、微观形貌、光电化学特性等进行了系统地研究。并通过CdS/g-C3N4光催化降解RhB研究其光催化活性和稳定性。实验结果表明CdS/g-C3N4复合光催化剂具有良好的光催化活性，当CdS掺杂比为0.25wt%时，CdS/g-C3N4复合光催化剂具有最佳的光催化活性，其20min光催化降解RhB速率常数(Kobs)约为单体g-C3N4的2.1倍。同时4次循环实验后，RhB的降解率依然能达到95%，这表明CdS/g-C3N4复合光催化剂具有良好的光催化稳定性。此外，CdS/g-C3N4异质结光催化剂的构建可以有效解决CdS光腐蚀的问题。基于以上表征测试和活性物种捕获实验结果，我们从光生电子-空穴生成，分离和迁移等角度进行了分析，并提出了CdS/g-C3N4光催化活性增强的可能机理。
　　(2)通过引入碳量子点(CQDs)作为电子传递介质，成功构建了Z型CdS/CQDs/g-C3N4异质结光催化剂。同时CQDs具有良好的上转换荧光性质，可以将近红外光转换为可见光，实现复合光催化剂的宽光谱响应，提高其对太阳能的利用效率。具体地，利用碱液超声法制备了单分散的CQDs颗粒，然后通过煅烧法成功制备了Z型CdS/CQDs/g-C3N4异质结光催化剂。同时，利用同样方法制得CdS/g-C3N4和CQDs/g-C3N4复合光催化剂并用作对照研究。通过各种表征手段对Z型CdS/CQDs/g-C3N4复合光催化剂的晶相结构、表面形态、微观形貌、光电化学特性等进行了系统地研究，并且证实了其光生电子-空穴依照Z型机制进行传递转移。通过CdS/CQDs/g-C3N4光催化降解RhB，表明Z型复合光催化剂具有良好的光催化活性。当CdS和CQDs掺杂比分别为0.25wt%和0.5wt%时，Z型CdS/CQDs/g-C3N4复合光催化剂具有最佳的光催化活性，可见光照射20min后，RhB的降解率为100%；10min光催化降解速率常数(Kobs)约为单体g-C3N4的3.5倍、CdS(0.25%)/g-C3N4的2倍和CQDs(0. 5%)/g-C3N4的2.6倍。经过4次循环实验后，RhB的降解率依然能达到93%，这表明Z型CdS/CQDs/g-C3N4复合光催化剂显示较高的稳定性。值得注意的是，在近红外光照射120min后，Z型CdS/CQDs/g-C3N4复合光催化剂对RhB的降解率可达到62%，表明CdS/CQDs/g-C3N4可实现近红外光响应，提高其对太阳能的利用率。结合以上表征测试和活性物种捕获实验结果，揭示了CQDs在Z型CdS/CQDs/g-C3N4异质结体系中的作用机制和Z型复合光催化剂对染料有机污染物的光催化降解机理，为g-C3N4基复合光催化剂降解废水中的染料有机污染物奠定了理论价值。
　　与Z型CdS/CQDs/g-C3N4异质结光催化剂相比，以上构建的传统Ⅱ型CdS/g-C3N4异质结光催化剂虽然可以有效降低g-C3N4光生电子-空穴的复合率，提高其光催化活性。但是基于传统异质结光催化剂光生电子-空穴的转移路径，CdS/g-C3N4具有较低价带电势和较高的导带电势，致使其氧化还原能力较弱。而Z型CdS/CQDs/g-C3N4异质结光催化剂，其光生电子-空穴依照Z型路径转移，使导带电势更负，价带电势更正，进而增强其氧化还原能力。