石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种新型二维半导体光催化材料,因其优异的物理特性和化学稳定性,丰富的原材料来源和低廉的价格,易于修饰,合适的能带结构等优势,在光催化分解水制氢和光催化降解有机污染物领域具有巨大的研究和应用价值。本论文通过工艺优化制备出具有设计形貌的g-C3N4,进而对其进行掺杂改性和复合,合成出具有优良光催化活性的催化材料,为g-C3N4复合化研究和拓宽其应用领域提供重要参考。本文的主要研究工作包括:采用Li Cl和KCl作为加热介质,煅烧巴比妥酸和二氰二胺的混合前驱体,合成出具有二维片层形貌的碳掺杂g-C3N4(mg-CN)。实验证明制备出的产物为具有(C3N4)x-(C7N7)y结构单元的碳氮化合物,且产物存在明显的层状结构。样品与g-C3N4存在类似的物相结构和官能团,UV-vis光谱呈现出明显的红移,且可见光吸收能力明显提高。通过离子热共聚法合成的mg-CN,显著提升其比表面积。荧光光谱显示离子热共聚法制备出的mg-CN,其荧光强度明显低于原始g-C3N4,表明mg-CN的电子空穴复合率低于原始g-C3N4。当巴比妥酸的量为0.52 g,二氰二胺为2.0 g时,制备出的样品具有最佳的光催化活性,90分钟内将催化效率从41.5%提升到83.8%。循环降解实验也说明了制备的光催化剂在4次循环实验后仍具有较高的降解率。以上述方法制备出的mg-CN与Bi OBr通过水浴化学原位生长法,成功制备出mg-CN/Bi OBr复合光催化剂。实验发现,mg-CN/Bi OBr的显微结构为Bi OBr为基底,mg-CN附着在Bi OBr片层上,复合物包含g-C3N4和Bi OBr的主要官能团。随着mg-CN的含量增加,催化剂的BET比表面积随之增大,复合光催化剂的可见光吸收能力随mg-CN含量的增加而增强。对所有样品在可见光下降解Rh B的实验显示,30 wt.%,50 wt.%和70 wt.%mg-CN/Bi OBr三个样品均能在6分钟内有效降解污染物,但是50 wt.%mg-CN/Bi OBr具有最佳动力学系数,说明mg-CN与Bi OBr在质量比为1:1时存在最大相互协同作用。复合光催化剂同时具有良好的稳定性和重复回收利用性。通过PL和光电流测试证明了通过将两种半导体进行复合后,其光生电子-空穴对的复合率明显降低。以酵母菌为模板,通过简单的培养酵母菌与二氰二胺并混合煅烧,制备出具有球状形貌的g-C3N4。XRD衍射分析发现产物具有同g-C3N4相同的晶型;对样品的形貌观察发现,以酵母菌为模板制备的样品具有少量的球状颗粒和球形孔洞;样品的FTIR光谱显示通过模板煅烧出来的样品与g-C3N4具有相同的官能团结构,且出现多余的有机物官能团吸收峰;样品的Uv-vis曲线显示,通过模板法煅烧出来的样品具有更强的可见光吸收能力,且样品的光吸收边界也随酵母菌的比重增加而增大。但是,模板也同时损害了g-C3N4的半导体特征,不利于其在光催化领域的应用。对样品的BET比表面积测试发现,模板法煅烧出来的样品其比表面积并没有增大,反而有所减少。样品的荧光光谱显示,通过模板法煅烧出来的样品其荧光强度明显低于g-C3N4。样品在可见光下催化降解Rh B实验结果显示,使用酵母菌作为模板制备出的样品并没有增加其催化活性。