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随着工业化程度的不断提升,环境问题引发的水体污染愈发严重。有机污染物引发的水体污染,因成分复杂等问题存在,使得降解过程尤为困难。因此,找寻一种有效的方法解决水体污染显得尤为重要。其中,光催化技术因条件温和,降解彻底,绿色环保等优点在众多方法中脱颖而出。在种类繁多的半导体光催化剂中,石墨相氮化碳（g-C3N4）作为非金属光催化剂,因物理化学性质稳定,对可见光有响应性,制备过程简便等特点在光催化领域引起了极大的关注。然而,通过学者的研究发现,g-C3N4自身存在有一定的缺点,比如比表面积小,催化位点低;电导率低,仅为10-99 Sm-1,其固有绝缘性极大降低了光生载流子的迁移速率,导致了有着较高的光生电子-空穴的复合几率,严重影响着光催化性能。为了改善g-C3N4自身存在的问题,目前提高其光催化效率的方法主要包括:与其它材料复合（半导体材料、碳材料等）、结构调控和贵金属沉积等。其中,通过硬模板法、碳材料复合制备具有比表面积大、导电率高的碳/石墨相氮化碳（C/g-C3N4）复合材料,是提高g-C3N4光催化性能的有效策略之一。本文在本课题组前期工作的基础上,拟首次采用桥联聚倍半硅氧烷单体（BPSM）为硅源;以二聚氰胺（DCDA）、部分羟甲基化二聚氰胺（PHDC）为氮源（碳源）前驱体,借助于BPSM基团中的Si-O、-NH2、C-O、O-H等与DCDA、PHDC的氢键作用,先制备出将前驱体嵌入氧化硅三维网络结构的BPSM-前驱体溶胶-凝胶,再经高温焙烧、刻蚀等步骤,制备一系列C/g-C3N4复合材料,系统研究桥联单体种类、有机桥联基团种类以及制备工艺条件对所制备C/g-C3N4的结构及性能的影响。最后,以亚甲基蓝（MB）水溶液模拟有机污染物,探究了所制备C/g-C3N4的光催化性能和机理。具体研究如下:（1）以3-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（GPTS）和3-氯丙基三甲氧基硅烷（CPTS）硅烷偶联剂为原料,分别与乙二胺（EDA）、二乙烯三胺（DETA）反应,制备出四种以多胺为桥联有机基团的BPSM,分别标记为DETA-GPTS,DETA-CPTS,EDA-GPTS,EDA-CPTS。（2）PHDC为氮源（碳源）、以制备的DETA-CPTS、DETA-GPTS、EDA-CPTS、EDA-GPTS四种BPSM为硅源,采用水热合成方法,通过BPSM的原位水解制备出BPSM-PHDC溶胶-凝胶,再高温焙烧、模板脱除等步骤,得到C/g-C3N4复合材料。采用FT-IR,XRD,SEM,UV-vis,TG,BET等表征方法对材料的晶型、微观结构等进行系统的表征。探讨了硅烷偶联剂种类、桥联有机基团种类、BPSM/PHDC比例等制备条件对材料的结构参数、碳含量、光催化性能的影响。通过光催化MB水溶液对复合材料的光催化性能进行测定。实验结果表明,由四种BPSM制备的复合材料没有改变g-C3N4的结构。复合材料多为褶皱状的片层结构,且碳元素均匀分布到g-C3N4表面,提高了其对污染物吸附的能力和可见光的吸收。DEA-CPTS-PHDC-x、DEA-GPTS-PHDC-x、EA-CPTS-PHDC-x和EA-GPTS-PHDC-x的比表面积与直接由二聚氰胺热解得到的CN相比,均有一定程度的提高,且DEA-GPTS-PHDC-x和EA-GPTS-PHDC-x比DEA-CPTS-PHDC-x和EA-CPTS-PHDC-x增加程度大。随着BPSM用量的增加,无机碳含量也随之增加,其中DEA-GPTS-PHDC和EA-GPTS-PHDC引入无机碳的含量多于DEA-CPTS-PHDC和EA-CPTS-PHDC。复合材料的孔径随无机碳含量的增多逐渐减小,以微孔结构为主。引入适量的无机碳,一方面有利于有机污染物的富集;另一方面能够提高光催化能力。以DETA-CPTS制备的DEA-CPTS-PHDC-2的比表面积为190.1 m2/g,是CN比表面积的17.3倍。通过光催化降解MB水溶液对复合材料的光催化性能进行测定。结果显示,DEA-CPTS-PHDC-2光催化速率常数k为0.023min-1,光催化性能是CN的5.93倍。（3）以二聚氰胺（DCDA）为氮源,以制备的四种BPSM（DETA-GPTS、DETA-CPTS、EDA-CPTS、EDA-GPTS）为碳源和硅源,采用水热合成方法,通过BPSM的原位水解制备出了BPSM-DCDA-溶胶凝胶,再经HF刻蚀模板,得到了C/g-C3N4。探讨了硅烷偶联剂、桥联有机基团种类、BPSM/DCDA比例等制备条件对材料的结构参数、碳含量、光催化性能的影响。实验结果表明,以BPSM硬模板制备的复合材料,g-C3N4本身的三嗪环或者七嗪环结构未发生变化,仅聚合度有所下降。BPSM中有机桥联基团热解产生的碳复合在g-C3N4表面,提高了复合材料对可见光的吸收。其中由DETA-GPTS和EDA-GPTS两种BPSM制备的DEA-GPTS-DCDA、EA-GPTS-DCDA复合材料中无机碳含量较多。通过刻蚀SiO2,复合材料呈现出较多的空隙,且粒径随着碳含量的增加明显减小。对于以DETA-CPTS、DETA-GPTS制备的DEA-CPTS-DCDA-x、DEA-GPTS-DCDA-x复合材料比表面随着BPSM加入量的增多而增加;对于以EDA-CPTS、EDA-GPTS制备的EA-CPTS-DCDA-x、EA-GPTS-DCDA-x复合材料比表面随着BPSM加入量的增多有逐渐增加的趋势。光催化实验表明,DEA-CPTS-DCDA-3、DEA-GPTS-DCDA-2、EA-CPTS-DCDA-3和EA-CPTS-DCDA-2的光催化效率在同类型复合材料中最优,速率常数分别为0.023 min-1、0.012 min-1、0.015 min-1和0.010 min-1。DEA-CPTS-DCDA-3比表面积最大为152.2 m2/g,是CN的13.8倍。光催化实验表明,DEA-CPTS-DCDA-3对MB降解率达到95.5%,极大的提升了催化能力,光催化性能是CN的5.93倍。通过添加自由基捕捉剂的方法验证了光催化反应机理,研究显示,h+为主要的活性基团。