化石燃料的大量消耗伴随着过量CO2被排放进大气,生态系统因此面临严峻挑战,而实现CO2资源化利用是解决这一难题的重要策略。其中光催化还原CO2技术利用太阳光将CO2催化转化为可再生燃料,是理想的CO2资源化方案之一。因此,开发新型高效的光催化剂成为光催化CO2还原研究领域的重点。石墨相氮化碳（g-C3N4）是由C原子和N原子通过sp~2杂化形成的具有二维层状结构的有机聚合物半导体。其具有独特的电子、能带结构以及优异的光、化学稳定性,能够在可见光区响应,且价廉低毒,易于制备,在光催化CO2还原方面表现出优异的催化活性,受到研究者们的广泛关注。但g-C3N4也存在着可见光吸收范围窄,比表面积不高,光生电子-空穴对易复合等不足,严重制约其应用。因此,优化g-C3N4结构提升其光催化CO2还原的性能是亟待解决的关键科学问题。电子给体（Donor）单元和受体（Acceptor）单元交替连接形成的具有D-A（donor-acceptor）结构的材料被广泛应用于太阳能电池及各类光催化反应中。可见光照射下,g-C3N4能够产生大量的光生电子-空穴对,且由于g-C3N4骨架周围散落着大量未反应的胺基基团,是一种良好的给电子单元。受上述思想启发,在g-C3N4结构内部引入不同的缺电子单元,构筑D-A结构以能够促进g-C3N4内部光生载流子定向分离;同时缺电子有机分子的引入能够调控g-C3N4的比表面积、能带结构,进一步提升g-C3N4的光催化性能。苝四酸酐是常见的缺电子有机分子,具有优异的光电性能,在可见光区具有高的摩尔吸光系数,与g-C3N4的性质互补。因此将缺电子的苝四酸酐类化合物通过共价键引入到g-C3N4内部,构筑具有D-A结构的g-C3N4复合光催化剂,不但有助于g-C3N4内部光生载流子的定向移动,苝四酸酐类化合物优异的光敏性也将拓宽g-C3N4的可见光捕获范围,并且苝四酸酐类化合物的引入一定程度上抑制了尿素的聚合,最终影响g-C3N4的比表面积等物化性质。比表面积增加,光生电子-空穴能更快的迁移到催化剂表面,将有助于提升光催化CO2还原的催化效率。基于以上研究思路,本文将从以下两个方面展开研究工作:（1）通过共热聚合的方式,将五种不同类型的缺电子基团:苝四甲酸二酐（PTCDA）、萘四甲酸二酐（NTCDA）、均苯四甲酸二酐（PMDA）、足球烯(C60)和9-芴酮（FN）嵌入到g-C3N4框架,合成了g-CN-PTCDA、g-CN-NTCDA、g-CN-PMDA、g-CN-C60和g-CN-FN五种不同的D-A型g-C3N4复合光催化剂,实验结果可知少量缺电子基团的掺杂不会改变g-C3N4本身的结构及形貌;但其引入改变了g-C3N4的能带结构,光生电子-空穴复合速率降低,分子内的电子产生了新的跃迁途径,提升了g-C3N4的催化CO2还原性能。其中PTCDA掺杂后制备得到的g-CN-PTCDA表现出最高的可见光光催化CO2还原性能。在此基础上,进一步调控PTCDA掺入量对g-CN-PTCDA光催化剂的形貌、电子和带隙结构及光学性质的影响。实验结果表明,由于PTCDA自身优异的可见光捕获能力,g-CN-PTCDA催化剂的可见光吸收能力显著增强。同时,PTCDA的引入能够在一定程度上抑制尿素的聚合过程,制备得到的g-CN-PTCDA纳米片比表面积增大,光生电子-空穴更容易迁移到催化剂表面,且复合催化剂分子内部的D-A结构亦有助光生载流子在材料内部的定向分离。催化实验结果证明催化剂g-CN-1 mg PTCDA的光催化CO2还原性能最佳,是未修饰g-C3N4性能的23倍。（2）过渡金属由于其空的d轨道,能够作为催化活性中心和CO2分子配位,降低CO2还原过程的活化能,提升催化性能;且不同的过渡金属离子由于其电子结构不同,和CO2配位模式不同,可进一步影响CO2还原的催化活性及还原产物的选择性。本论文第三章中通过水热法将不同过渡金属（Co,Cu,Fe）负载于g-CN-PTCDA表面,制备得到一系列M-g-CN-PTCDA光催化剂。实验结果表明,过渡金属作为催化活性位点引入后,复合催化剂的吸收带边蓝移,光生电子还原能力增强,且光生电子-空穴的分离和传输效率进一步提高。光催化CO2还原测试表明,选择不同的过渡金属作为催化活性中心后,催化剂的性能及还原产物的选择性随之改变:过渡金属Cu、Fe作为催化活性中心时,光催化CO2还原主要表现为析氢副反应;过渡金属Co作为催化活性中心时,光催化CO2还原性能大幅提升,CO为作为主要还原产物,其生成速率是未经修饰的g-C3N4催化性能的378倍,是g-CN-PTCDA性能的17倍。