类石墨相氮化碳（g-C₃N₄）作为一种不含金属的光催化剂已被广泛研究,然而较快的光生电子-空穴复合速率和较小的可见光响应范围在很大程度上限制了它的性能。因此,基于g-C₃N₄结构改进其在可见光范围的光催化性能是当前科研工作者的研究热点。在这项工作中,我们寻找一种合适的半导体材料与g-C₃N₄复合,有效地降低了电子和空穴的复合速率,在复合材料中掺杂杂质原子,引起材料电子结构和性质的变化,从而增强g-C₃N₄的光催化效率。文中基于自旋极化密度泛函理论系统研究了Cu/N（共）掺杂的TiO₂/g-C₃N₄异质结体系的几何、电子和光学性质。计算结果表明与纯的TiO₂（101）表面相比,TiO₂/g-C₃N₄异质结的带隙明显变窄,并且（Cu,N）共掺杂可以诱发一些N 2p和Cu 3d的杂质态。在TiO₂/g-C₃N₄异质结带隙中出现的Cu 3d和N 2p的杂化态,导致光子激发能减小,光吸收边明显红移。对Cu/N（共）掺杂的TiO₂/g-C₃N₄异质结体系的差分电荷密度计算表明激发产生的电子和空穴最终将分别聚集在Cu/N（共）掺杂的TiO₂（101）表面和g-C₃N₄单层中,有效地减少了光生电子-空穴对的复合,表明（Cu,N）共掺杂的TiO₂/g-C₃N₄异质结是一种较好的可见光光催化剂。此外,本文还用杂化密度泛函方法（HSE06）系统地研究了（F,Ti）共掺的庚嗪环/三嗪环g-C₃N₄异相结（ht-C₃N₄）的几何、电子、光学性质,电荷转移和光催化机理。庚嗪环与三嗪环g-C₃N₄之间的界面相互作用表明两个相形成了范德华异相结构。（F,Ti）共掺使ht-C₃N₄的带隙变窄（2.39eV）,增强了可见光的吸收并导致吸收边缘明显红移。在（F,Ti）共掺杂的ht-C₃N₄异相结的界面上形成了type-Ⅱ型异相结构,具有很高的光催化活性。此外,Bader电荷分析和差分电荷密度分析表明异相结界面处形成的内电场促进了ht-C₃N₄电子-空穴对的分离。同时,三嗪相g-C₃N₄导带中的电子和（F,Ti）共掺杂的庚嗪相g-C₃N₄价带中的空穴具有足够的氧化还原能力。这些工作有助于理解光催化分解水的机理和相关的实验现象,提高光催化效率,为寻找合适的光催化剂提供了思路。