能源和环境问题一直是化学和化学工程领域非常有吸引力的主题。近年来,光催化技术的快速发展,使越来越多的人注意到这个清洁、高效的化学手段。光催化技术目前已应用于空气净化、水净化和危险废物的消除等方面。因此,对在可见光下有响应和具有高效电子迁移效率的光催化剂的开发与发展非常重要。石墨相氮化碳（g-C₃N₄）的三嗪环结构是具有可协调性的,它有着良好的化学稳定性和在可见光照射下有响应等优点,使其渐渐广泛应用于光催化技术中。本文主要以g-C₃N₄为改性材料,针对其比表面积小、活性反应位点少、高的光生电子-空穴对复合率等缺点进行改性,增强其光催化活性。通过过渡金属d轨道与g-C₃N₄ N的p轨道配位调控g-C₃N₄电子构型,消除缺点、增强光催化性能。本论文的主要研究内容及结果如下:（1）使用简单的热聚合法合成过渡金属Cu掺杂g-C₃N₄（Cu/C₃N₄）,改善g-C₃N₄光催化活性。通过调节过渡金属的掺入量,分别进行光催化活性测试比对,确定最优掺杂量。XRD、SEM、EPR活性氧物质检测、DFT计算、XPS、UV-Vis、EIS等一系列表征分析证明,Cu成功掺入进g-C₃N₄晶格内,并且Cu填补三嗪环结构的空位为最佳配位电子构型。实验表明,随着Cu原子的掺入,Cu/C₃N₄光催化复合材料解决了g-C₃N₄电子迁移效率低、反应比表面积小的缺点,通过活性氧物质的检测,Cu/C₃N₄可以高效地产生具有良好氧化性的·O₂^-和H₂O₂。最优样品Cu/C₃N₄-3的活性氧物质（·O₂^-和H₂O₂）生产效率大大超过了g-C₃N₄,分别是g-C₃N₄生产效率的4倍和2.75倍。从消除甲醛的实验结果中可以看出,改性后的Cu/C₃N₄光催化材料有着良好的光催化消除甲醛的性能,g-C₃N₄甲醛消除效率仅仅只有26%,而Cu/C₃N₄-3样品的甲醛消除效率高达85%,有明显提升。此外,在消除NO的循环稳定性实验中,经过五次循环消除后,Cu/C₃N₄依然保持着良好的化学稳定性。同时,还提出了Cu/C₃N₄潜在的光催化反应机理。（2）通过过渡金属d轨道与g-C₃N₄ N p轨道配位改性光催化剂,将Co₃O₄引入g-C₃N₄（Co₃O₄-CN）提高光催化活性,达到降解甲基橙的目的。XRD、SEM、UV-Vis、光电流等表征方法对Co₃O₄-CN光催化材料进行分析,结果表明,引入Co₃O₄使得复合材料Co₃O₄-CN的反应活性位点增多,电子迁移速率提高,增加了样品对可见光的吸收能力。光催化降解甲基橙的实验结果表明,Co₃O₄-CN的光催化活性明显优于g-C₃N₄,降解效率可达70%,是g-C₃N₄的2.15倍。从光催化结果分析得出,并不是Co₃O₄的引入量越多样品材料的光催化性能就越好,反而0.1%Co₃O₄-CN的光催化降解性能最优,并且可有效抑制光生电子-空穴对的复合。（3）将助催化剂Ni（OH）₂引入g-C₃N₄（Ni（OH）₂-CN）,增强光催化性能,达到还原UO₂²⁺的目的。使用XRD、SEM、UV-Vis、EIS等一系列表征方法对该光催化材料进行分析,结果表明将Ni（OH）₂配位至g-C₃N₄后能有效增加复合材料的比表面积,同时具有更宽的光催化响应区域;随着Ni（OH）₂的引入,大大提升了复合材料Ni（OH）₂-CN的光催化性能。该改性材料弥补了g-C₃N₄的自身不足,降低了光生电子-空穴对的复合率,光催化还原UO₂²⁺的性能和稳定性良好,其中0.5%Ni（OH）₂-CN样品70 min内对UO₂²⁺的还原效率可达80%,是g-C₃N₄的3.3倍,循环使用四次后,依然保持着良好的化学稳定性。