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全球能源短缺和环境污染是阻碍现代社会绿色可持续发展的两大障碍。利用太阳能实现清洁能源转化和解决水污染问题是一项重要举措。近年来,将光催化技术与膜分离技术结合制备光催化复合膜能高效地光催化分解水制氢和降解有机污染物,解决了粉末型催化剂难回收再利用和膜污染导致膜通量下降的问题。光催化膜技术成功应用的关键是高效光催化剂的设计。石墨相氮化碳（g-C3N4）因具有成本低廉、易于合成、环保、稳定性好等优点,使其成为制备光催化膜的理想材料。目前,大多数光催化膜体系的性能仍不能超过相应的粉体体系。通常情况下,聚合物基质只被认为是催化剂的载体,对光催化产氢和降解没有实质性的促进作用。此外,聚合物膜对催化剂的包埋甚至限制了催化剂颗粒的有效比表面积,普遍认为这不利于反应效率的提高。基于此,本论文以g-C3N4光催化复合材料为活性组分,PVDF为膜基质,构筑多孔g-C3N4基PVDF光催化复合膜以及g-C3N4基PVDF压电光催化复合膜体系。通过调控g-C3N4光催化复合材料的组分和结构比例,系统考察g-C3N4光催化复合材料对膜的形貌、通量、抗污性、催化活性、再生性的影响规律,研究光催化降解四环素（TC）废水的行为机理以及流体诱导压电场增强g-C3N4基PVDF光催化复合膜产氢机制。本论文主要研究内容如下:1.g-C3N4/RGO/AgVO3/PVDF复合膜的制备及其光催化降解四环素的性能与机理研究将Z型g-C3N4/RGO/AgVO3纳米复合材料作为光催化膜的活性组分,通过相转化法成功制备了g-C3N4/RGO/AgVO3/PVDF光催化膜。g-C3N4/RGO/AgVO3独特的Z型异质结结构提高了光生电荷的分离和传输效率,多孔PVDF骨架促进了光催化剂与污染物之间的相互作用。结果表明,g-C3N4/RGO/AgVO3/PVDF光催化膜降解TC的效率为88.53%,高于g-C3N4/RGO/PVDF（64.8%）和g-C3N4/AgVO3/PVDF（79.18%）。此外,g-C3N4/RGO/AgVO3/PVDF光催化膜具有较高的渗透性(1977 L m-2 h-1 bar-1)、优异的抗污性和自清洁能力。在可见光照射下,通量恢复率（FRR）由92.4%提高到99.1%,对大肠杆菌的抗菌效率达到98.2%。2.g-C3N4/RSF/BiVO4/PVDF复合膜的制备及其光催化降解四环素的性能与机理研究以再生蚕丝蛋白（Regenerated Silk Fibroin,RSF）纳米纤维衍生的碳修饰的g-C3N4/BiVO4异质结为催化单元,通过静电纺丝法成功制备了g-C3N4/RSF/BiVO4/PVDF光催化纳米纤维膜。RSF的引入不仅拓宽可见光吸收范围,而且有利于光生电子-空穴对的分离。因此,g-C3N4/RSF/BiVO4/PVDF光催化纳米纤维膜具有更好的光降解TC效率（83.33%）,高于g-C3N4/PVDF（53.68%）和g-C3N4/RSF/PVDF（73.58%）。在重力驱动下,g-C3N4/RSF/BiVO4/PVDF光催化纳米纤维膜具有较高的渗透性(226 L m-2 h-1)。在可见光照射下,膜通量恢复率可达到100%。此外,g-C3N4/RSF/BiVO4/PVDF光催化纳米纤维膜具有明显的光催化抗菌性能,在光照150 min后,细菌的失活率大于99%。此外,利用ESR测试和自由基捕获实验发现g-C3N4/RSF/BiVO4/PVDF光催化纳米纤维膜降解TC过程中的主要活性物种是空穴,超氧自由基在TC降解中起次要作用。3.g-C3N4/Bi OI/PVDF复合膜的制备及其光催化降解四环素的性能与机理研究采用水热法成功制备Z型g-C3N4/Bi OI异质结,再以g-C3N4/Bi OI异质结作为光催化膜的活性组分,通过冷冻相转化法成功制备了g-C3N4/Bi OI/PVDF光催化膜。Z型g-C3N4/Bi OI异质结的构建增加了面对面的接触面积,界面结构表现出更高的载流子转移速率,所制备的大孔光催化膜具有高孔隙率,有利于污染物迅速转移到光催化剂的活性位点,从而提高光催化剂的光催化活性。因此,g-C3N4/Bi OI/PVDF光催化膜在120 min可见光照射下显示出优异的光催化降解效率TC（94.6%）,明显高于粉末型g-C3N4/Bi OI异质结（84.0%）和另外两个光催化膜（g-C3N4/Bi OI/PAN和g-C3N4/Bi OI/CA）。动态循环降解实验表明g-C3N4/Bi OI/PVDF光催化膜在80 min内对TC的降解效率可达到94.8%。此外,g-C3N4/Bi OI/PVDF光催化膜不仅具有优异的自清洁性和显著的渗透性(约30688 L·m-2 h-1bar-1),而且五次循环使用后仍具有较高的稳定性和可再生性。通过ESR测试和羟基自由基检测发现β相PVDF膜能够促进g-C3N4/Bi OI异质结的光诱导载流子分离效率。4.g-C3N4/Li NbO3/PVDF复合膜的制备及其压电光催化协同分解水制氢性能与机理研究以g-C3N4/Li NbO3纳米复合材料为催化单元,通过冷冻相转化法制备了三维多孔g-C3N4/Li NbO3/PVDF压电光催化膜,并将其应用于高效析氢反应（HER）。在光照条件下,独特的三维多孔膜结构和水流致压电电势协同提高了光催化HER效率。g-C3N4/Li NbO3/PVDF压电光催化膜（19.6875 cm~2）的HER效率为2720.40μmol h-1 g-1,高于相同质量的g-C3N4/Li NbO3粉体样品(2236.00μmol h-1 g-1)。原位漫反射红外傅里叶变换光谱（DRIFTS）结果表明,g-C3N4/Li NbO3/PVDF多孔压电光催化膜与水分子具有良好的亲和力。压电力显微镜（PFM）、原位压电和电化学测试显示了制备的3D多孔g-C3N4/Li NbO3/PVDF压电光催化膜具有较好的压电效应,在水流扰动下产生压电势,从而提高了HER效率。5.N-g-C3N4/PVDF复合膜的制备及其压电光催化协同分解水制氢性能与机理研究以组氨酸（Histidine,His）和尿素为前驱体,通过一步共聚法制备多孔N-g-C3N4纳米片,以多孔N-g-C3N4纳米片为压电光催化膜的活性组分,通过静电纺丝法制备N-g-C3N4/PVDF压电光催化纳米纤维膜,所制备的N-g-C3N4/PVDF压电光催化纳米纤维膜不仅拓宽了可见光的吸收范围,而且有效提高了光生电荷的分离效率,并且在水流驱动下产生可持续电场,进一步提高光催化HER效率。因此,N-g-C3N4/PVDF压电光催化纳米纤维膜具有更高的光催化HER活性(1376.54μmol h-1 g-1),高于相同质量N-g-C3N4粉末催化剂(860.34μmol h-1 g-1)和通过冷冻相转化法制备的N-g-C3N4/PVDF压电光催化膜(924.14μmol h-1 g-1),此外,与冷冻相转化法制备的N-g-C3N4/PVDF压电光催化膜相比,通过静电纺丝法制备的N-g-C3N4/PVDF压电光催化纳米纤维膜具有更好的力学性能。原位压电和电化学测量表明水流驱动可诱导N-g-C3N4/PVDF压电光催化纳米纤维膜表面产生压电场,促进光生电荷的持续分离,进而增强光催化HER效率。