日益严峻的环境污染与能源短缺正在威胁着人类的可持续发展。氢能作为一种清洁的可再生能源正在引起人们的关注。利用半导体材料光催化分解水制氢是目前研究的热点。而寻找高效的可见光响应的光催化剂是光催化技术的核心。类石墨相氮化碳（g-C₃N₄）由于具有一定的可见光响应、制备方法简单、稳定性良好而被广泛应用于光催化领域。然而,g-C₃N₄也存在比表面小、光生电子-空穴复合率高、以及对可见光利用率低（Eg².7e V）等不足,这严重限制了其光催化效率。本文针对g-C₃N₄存在的以上不足,利用草酸、三聚氰酸、乙二醇、乙二胺四乙酸以及乙酸铵等修饰三聚氰胺或尿素作为热缩聚的前驱物,将不同的官能团嫁接到g-C₃N₄的分子骨架中。从而导致了g-C₃N₄的结构发生扭曲,平面结构遭到破坏,这就激发了N孤对电子发生n-π*电子跃迁,在450-600nm出现新的光吸收带,拓宽了g-C₃N₄的光谱响应范围。从而获得高的可见光光催化分解水制氢性能。具体内容如下:（1）以三聚氰胺,三聚氢酸和乙二醇三者形成的有机超分子为前驱物,通过一步热缩聚制备得到了碳自掺杂的g-C₃N₄纳米片（C-g-C₃N₄）。乙二醇高温下碳化得到的高能C原子通过N原子将两个蜜嘞结构相连。掺杂C原子sp3杂化非共平面的性质,使得C-g-C₃N₄的平面结构发生扭曲。氮原子上孤对电子发生n-π*电子跃迁,拓宽了g-C₃N₄光谱响应范围。较未掺杂的g-C₃N₄,C-g-C₃N₄具有更大的比表面积（93.9 m2 g-1）,更宽的太阳光响应范围,更负的导带位置以及更好的导电性,这些性质都有利于其光催化性能的提高。C-g-C₃N₄的光催化产氢性能较未掺杂的块状g-C₃N₄提高了大约15倍。（2）以草酸和三聚氰胺为起始物,通过两步煅烧法制备了分子骨架上嫁接了羰基的g-C₃N₄多孔纳米片。煅烧过程中草酸分解的中间产物羰基与g-C₃N₄的氨基形成酰胺键,将相邻的两个蜜勒结构连接起来。DFT计算结果表明,嫁接了羰基之后,g-C₃N₄分子的平面结构发生了扭曲,这一方面利于层间热剥离;另一方面,非平面的结构能够激发g-C₃N₄上N的孤对电子发生n-π*电子跃迁,拓宽了g-C₃N₄的光谱响应范围。由于其大的比表面积（224.4 m2 g-1）,更好的导电性以及更高的可见光利用率,使得所制备的羰基修饰的g-C₃N₄多孔纳米片表现出了超高的光催化产氢性能（83.6μmol h-1）,是传统块状g-C₃N₄的20多倍。并且在450 nm单波长下依然展现超高的光催化产氢性能（32.3μmol h-1）,其量子产率（AQY）达到6.1%。（3）直接选用一种具有三维空间结构的分子乙二胺四乙酸（EDTA）修饰g-C₃N₄热缩聚的前驱物尿素,EDTA热分解的中间产物乙二胺四甲基自由基（EDTM）与相邻的两个蜜勒结构相连直接嫁接到了g-C₃N₄分子中,EDTA独特的结构导致了嫁接EDTM后g-C₃N₄的分子骨架发生明显的扭曲,得到非平面的结构,使其在500 nm附近出现新的吸收带。其形貌变化及对可见光的拓展吸收也从侧面验证EDTM的嫁接,并且催化剂显示了更好的导电性及电子离域性,促进光生电子与空穴的分离,因而在可见光的照射下（λ>420 nm）,光催化性能有了明显的提高。在450 nm单波长照射下,依然展现超高的产氢性能（43.7μmol h-1）,其量子产率（AQY）达到8.2%。（4）将三聚氰胺和乙酸铵一起煅烧得到氮缺陷的g-C₃N₄,乙酸铵热分解产生的气体可以阻碍g-C₃N₄的团聚,得到了g-C₃N₄的纳米片。同时乙酸铵脱去氨基,在环境中水的作用下生成乙酸小分子,与g-C₃N₄的末端氨基作用,并将其带走,得到氮缺陷的g-C₃N₄。氮缺陷的g-C₃N₄的分子结构发生了一定的变化,存在一定程度的扭曲,使g-C₃N₄在500 nm附近的吸收出现明显的拖尾。所制备的氮缺陷的g-C₃N₄表现出优异的光催化产氢性能,是传统块状g-C₃N₄的5.8倍,这一方面归因于其更宽的可见光响应区间,另一方面是由于其较薄的纳米片结构,能够起到有效抑制光生载流子复合的作用。另外,氮缺陷的存在可能会为其提供更多的活性位点,促进光催化反应的快速进行。