自人类进入21世纪以来,环境污染和能源危机成为了新世纪人类面临的两个重要挑战。发展半导体光催化材料,则被认为是这两个问题的重要方案。量子点/纳米片复合材料是一种被广泛应用的光催化剂的纳米结构。一般而言,这种结构中,量子点纳米片之间的相互作用可以分散和稳定量子点、抑制光激发电荷的复合。在此基础上,本文设计了一种新型钒酸盐量子点/g-C₃N₄纳米片异质结构。这种结构的构成不仅可以有效抑制复合材料中的光生电子-空穴对复合,复合物中g-C₃N₄基底的上转换功能还可以大大扩展复合材料的光响应范围。本文使用原位岛状生长-超声辐照结晶的工艺流程,首次在g-C₃N₄纳米片上原位生长了一系列钒酸盐量子点/g-C₃N₄纳米片零维/二维异质结光催化剂。采取上述方式合成的钒酸盐量子点/g-C₃N₄纳米片复合物,均呈现出相似的微观结构:尺寸均一量子点均匀地分布于充分展平的g-C₃N₄纳米片上。这种结构的形成不会受到钒酸盐的金属离子种类、价态与钒、氧原子的配位数或钒酸盐本身晶型的影响,可普遍存在于各种钒酸盐量子点与g-C₃N₄的复合物中。复合物中,量子点与纳米片之间产生化学键结合,形成结构稳定的复合物。文章采用光电化学及光催化降解有机染料等手段,对这种钒酸盐量子点/g-C₃N₄纳米片复合材料的光催化性能进行了评估。经测试,这种新型钒酸盐量子点/g-C₃N₄纳米片零维/二维复合光催化剂具有优秀的光催化活性。以AgVO₃量子点/g-C₃N₄纳米片复合材料为例,负载30 wt%的复合材料光电流密度可达-1.02mA/cm²。在光照下,30 wt%AgVO₃/g-C₃N₄复合材料可有效催化亚甲基橙的光降解反应,一小时内可催化MO降解54%。同时,实验也对这种新型钒酸盐量子点/g-C₃N₄纳米片复合材料的形貌、化学结构、合成机理、光催化性能及机理进行了系统的研究。实验表明,在钒酸盐量子点/g-C₃N₄纳米片零维/二维复合光催化剂中钒酸盐量子点与g-C₃N₄纳米片将会形成结合稳固的异质结,从而促进电子-空穴的定向分离,抑制光生载流子因相互复合造成的损失;另一方面,g-C₃N₄纳米片具有上转换作用,可有效扩宽光催化剂的光响应范围。综上,本工作将会为新型量子点/二维复合材料的设计提供一种新的思路,并且该结构的优势不仅限于光催化领域,也将在其他光电化学相关领域展现其应用前景。