能源短缺和环境污染问题日趋严重,氢能作为一种可再生绿色能源载体引起了广泛的关注。光催化分解水产氢是氢能制造的绿色、直接、有效的方法,也是当前催化、材料等学术领域研究的热点之一,而开发高效、稳定和廉价的可见光催化剂是关键。石墨相氮化碳（g-C3N4）,兼具对可见光响应、廉价、稳定及组成、结构和物化性质可调性,是一种极具潜力的非金属半导体光催化剂。但其仍存在可见光利用率低、载流子易复合和比表面积小等缺点,极大的阻碍了g-C3N4的发展和实际应用。本文针对g-C3N4的以上不足,从形貌调控、元素掺杂、缺陷调控和构造复合材料等多角度出发,通过超分子自组装策略设计了纳米片组装而成的花环状碳掺杂g-C3N4;通过缺陷调控制备了氮缺陷丰富的g-C3N4复合材料,实现了高效可见光催化分解水产氢。主要研究内容如下:通过简单的草酸诱导三聚氰胺和三聚氰酸自组装超分子的策略,成功制备了一种由纳米片组装而成的花环状碳掺杂g-C3N4,实现了形貌和元素掺杂的同步调控。草酸不仅诱导了花环状形貌的形成,还起到了碳掺杂的作用。这种花环状碳掺杂g-C3N4具有比表面积大、孔隙结构丰富、电荷迁移路径短和光吸收能力强的优点,有效地提升了光催化分解水产氢性能,在可见光照射下的催化产氢速率达到2684μmol h-1 g-1,在420 nm光照下的表观量子效率达到5.5%。以利用具有不同氮缺陷特征的g-C3N4构造g-C3N4基同质结为出发点,通过向含有氮缺陷和氰基的g-C3N4中植入缺氮微区的策略,成功制备了一种独特的氮缺陷丰富的g-C3N4同质结光催化材料,同步实现了缺陷的引入和同质结的构造。在缺陷和同质结的共同作用下,氮缺陷g-C3N4同质结的光吸收能力和载流子分离效率明显提高,在可见光照射下,光催化分解水产氢速率达到3883μmol h-1 g-1,在420 nm光照下的表观量子效率达到8.6%。基于利用形貌和缺陷调控碳修饰g-C3N4的设计思路,通过经冷冻干燥的海藻酸钠、KOH和尿素混合物的热聚合,成功制备了一种类海藻的管状碳修饰氮缺陷g-C3N4,并实现了碳材料和缺陷的同步引入。海藻酸钠诱导了管状形貌的形成,并在热聚合过程中转化为碳材料原位修饰g-C3N4,KOH则起到了调控氮缺陷的作用。在管状形貌、氮缺陷和碳修饰的共同作用下,改性g-C3N4的光吸收能力和载流子分离效率显著增大,光催化分解水产氢性能明显提高。与单独碳修饰或含有氮缺陷的g-C3N4相比,管状碳修饰氮缺陷g-C3N4的光催化产氢速率分别提高了1.8倍和3.4倍,在可见光照射下的催化分解水产氢速率达到了4123μmol h-1 g-1,在420 nm光照下的表观量子效率达到9.9%。