能源短缺和环境污染目前已经严重的限制人类社会的快速可持续发展。因此开发新型的清洁能源与技术去解决人类社会所面临的能源与环境问题尤为迫切。光催化技术是一种绿色技术,在解决能源与环境问题上具有操作简单、高效、成本低等优点,在能源和环境领域有着重要应用前景,如光催化分解水制氢、降解有机污染物、处理污水等。在光催化技术中光催化剂扮演重要的角色,二氧化钛作为第一代光催化剂的典型代表,也是光催化领域中被研究最广泛最全面的光催化剂之一。二氧化钛具有较高的光催化性能,但是其禁带宽度（3.2eV）较大的限制对太阳能的利用,阻碍了其在现实中的应用。近几年来,科研工作者为了提高太阳能的利用率做了很多的努力,其中包括在寻找其他的光催化剂。作为非金属半导体光催化剂的石墨相氮化碳（g-C₃N₄）本身具有良好的特性作为新的研究对象,正在被广泛研究。而本论文以g-C₃N₄为研究对象,具体内容如下:1.高孔隙率的g-C₃N₄光催化剂的制备,表征分析和光催化性能测试。本文采用甲醛和三聚氰胺共同作为前驱体在高温下获得g-C₃N₄,微量甲醛在g-C₃N₄的热聚合过程中起着显着的作用,并且甲醛的加入抑制了g-C₃N₄的晶粒生长,并且增加了g-C₃N₄比表面积,最大的比表面积高达137m²g^-1。对得到的高孔隙率的g-C₃N₄样品进行多种表征测试。通过SEM、TEM、氮气吸附-脱附可以看出甲醛和三聚氰胺共同作为前驱体获得的g-C₃N₄具有多孔结构并且比表面积(137m²g^-1)相对于直接煅烧三聚氰胺获得的g-C₃N₄的比表面积(8.36m²g^-1)显著提高。表明该方法获得的g-C₃N₄样品的具有多孔结构,有利于g-C₃N₄对反应物的吸附。从XRD数据可以看出g-C₃N₄晶粒尺寸变小,表明加入微量甲醛抑制了g-C₃N₄样品热聚合,缩短了载流子的传输距离。同时甲醛的加入也产生缺陷,同样有助于提高光催化性能。实验显示高孔隙率的g-C₃N₄样品在降解气态污染物异丙醇上具有更好的光催化活性相对纯g-C₃N₄的光催化活性提升了近12倍。光催化活性的显著提升原因可归纳为更大比表面积、纳米片结构、结构缺陷等共同作用。因为材料的表面积增加,增大了样品与反应物的接触面积,增强了对反应物的吸附能力,提供更多的反应位点,有利于光催化反应;同时在空气中加热存在热氧化刻蚀对样品进行剥离,使样品变成更薄、更高孔隙率、更大比表面积的纳米片,最终导致更好光催化性能。2.制备高产率的g-C₃N₄光催化剂及光催化性能测试。常规方法制备的g-C₃N₄产率比较低,因此本文开发了一种高产率,低成本的方法去制备g-C₃N₄。通过使用微量的乙二醛处理的三聚氰胺作为g-C₃N₄的前驱体,制备具有高产率高催化活性的g-C₃N₄。乙二醛在g-C₃N₄的热缩合中发挥了显着作用,因为乙二醛的CHO可以与三聚氰胺的NH₂进行缩聚反应,可以有效地抑制三聚氰胺的升华从而提高g-C₃N₄产率,用该方法得到的g-C₃N₄的产率比传统方法的产率提高10倍。乙二醛的加入能够抑制了g-C₃N₄的晶粒生长,并增加了其比表面积,最大的比表面积高达119 m²g^-1。SEM,TEM和EPR结果表明,制备的光催化剂具有多孔纳米片结构,同时也存在氮空位缺陷。通过将样品在可见光（λ>420nm）下对气态一氧化氮（NO）和异丙醇（IPA）的光降解来评估所得g-C₃N₄的光催化活性。与常规方法获得的g-C₃N₄相对比,高产率的g-C₃N₄纳米片的光催化活性得到了很大改善。在NO去除和降解IPA上分别提高了10倍和8.3倍。微量乙二醛的加入显着提高了光催化活性,因此这个方法为绿色化学开辟了新的途径用于开发低成本,高活性的g-C₃N₄光催化剂。