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随着愈加严峻的能源短缺和环境污染形势,人类对可再生能源的关注度逐渐增加。其中,太阳能因其清洁、丰富的特性成为人们的研究热点。半导体光催化技术,作为太阳能利用的重要技术手段,在能源和环境领域显现出独特优势。石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一种非金属、二维共轭聚合物半导体,因具备非金属性、可见光响应性、物理化学稳定性且制备方法简单、原料廉价易得,所以近年来成为光催化领域的研究热点。但是,热缩聚法制备的体相g-C3N4比表面积小、导电性能差,光生电子-空穴复合严重,大大降低了产物的量子效率和光催化效果。因此,开发新颖的g-C3N4制备方法,制备具有独特结构、高比表面积、光生电子-空穴分离性能好且导电性优良的g-C3N4仍然面临巨大的挑战。本研究论文从g-C3N4的制备和改性两方面入手,对不同前驱体合成的g-C3N4加以对比研究,并利用纳米结构设计和异质结构筑的方式制备结构独特、性能优良的g-C3N4基光催化材料。主要研究结果如下:（1）不同前驱体合成g-C3N4的研究。选用六种不同的前躯体以热缩聚法合成g-C3N4,发现不同前驱体合成的g-C3N4在形貌、结构、光学性能、光生电子-空穴分离性能以及光催化性能等方面存在明显差异。其中,含硫前驱体合成的g-C3N4具有较为优良的光吸收性质和光生电子-空穴分离能力;以尿素为前驱体合成的g-C3N4含有多孔纳米片结构,且具有最优的亚甲基蓝脱除效果,3 h的脱除率达到99.4%,可见光催化反应速率常数达到1.446 h-1。（2）g-C3N4纳米环结构的控制制备及光催化性能。将模板法和化学气相沉积法相结合,利用“限域空间”生长机制首次制备出g-C3N4纳米环结构（g-CNNRs）。g-CNNRs尺寸均一、单分散、比表面积大,对波长为500-800 nm的可见光的吸收性能增强,可以有效引导光生电子-空穴的定向传输和分离,并缩短载荷的传输距离,从而有效抑制了载荷复合。此外,发现化学气相沉积温度、沉积时间、硅球模板粒径和载气流速对产物的形貌和尺寸有重要影响,通过实验参数优化和调控,可以实现g-CNNRs结构的可控制备。g-CNNRs可见光催化降解亚甲基蓝性能明显优于体相g-C3N4,其中,制备的g-CNNRs-2光催化反应速率常数为0.27 h-1,是体相g-C3N4光催化速率常数（0.05 h-1）的5.4倍,7 h对亚甲基蓝的脱除率达到83%。（3）g-C3N4/TiO2二元复合结构的构建及光催化性能。通过简易的一步化学气相沉积法在商业化P25颗粒表面包覆g-C3N4层,构筑g-C3N4/TiO2二元异质结结构。结果表明,与体相g-C3N4和P25相比,产物在波长450-600 nm范围内具有更优异的光吸收性能,且能有效诱导光生电子-空穴的传输和分离,抑制载流子复合。探究了化学气相沉积温度、时间以及载气流速对产物的形貌、结构及性能的影响,发现当化学气相沉积温度为550℃,反应时间为2 h,载气流速为200 ml/min时,所得产物具有最佳的可见光催化降解亚甲基蓝（MB）效果,6 h对MB脱除率达72.0%,光反应速率常数为0.217 h-1,分别是体相g-C3N4（0.041 h-1）和P25（0.016 h-1）的5.3倍和13.6倍。