大量工业化生产为我们的生活带来不少便利,却也必不可免地对空气、水体以及土壤造成了污染。如何有效解决日益恶化的环境危机,创造一个舒适安全的生存环境是人们极力追求的。研究发现,半导体光催化剂是一种绿色无污染的技术,可有效得将光能转变为化学能,实现了对空气有害物质的降解或者水体有机污染物去除及有害重金属的还原。石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一种非金属半导体材料,具有可见光响应（Eg=2.7 eV）、无毒无害、化学稳定性好、原料来源丰富、制备方法简单等优点,因此广泛受到研究者的关注。然而,传统粉末状的g-C3N4在水体应用中极易团聚沉降,难以回收,且可见光吸收范围窄,产生的光生电子-空穴也极容易复合,大大降低了太阳光的利用率。因此如何提高催化剂的光催化活性以及实现催化剂的高效负载已经成为现阶段的研究重点。本论文从以上两个角度出发,制备出聚酯纤维增强的多孔纤维素气凝胶（CA/B-PET）作为载体,并将g-C3N4成功负载,形成g-C3N4@CA/B-PET复合催化剂。使用FESEM、FTIR、DRS、XRD、TG等表征证实成功将g-C3N4负载于聚酯纤维增强的纤维素气凝胶中。三维多孔结构的气凝胶创造了更多活性位点,有利于反应底物与催化剂活性位点的接触以及物质传递。在太阳光驱动下,g-C3N4@CA/B-PET复合材料可有效处理复合污染水体,其可同时降解水体有机污染物、还原重金属六价铬离子。并且通过循环实验表明g-C3N4@CA/B-PET具有优异的重复使用性和稳定性,且在复杂水体背景下活性几乎不受影响。通过自由基捕获实验和EPR自旋捕获技术表明催化过程中的反应活性种为·O2-,并且提出了催化降解机理。另外,利用超高效液相-高分辨质谱分析了抗生素磺胺喹恶啉的降解产物及降解历程。通过纤维素气凝胶的负载有效解决了粉体催化剂易团聚,难回收的问题,提高了粉体催化剂的光催化活性。另一方面,为了拓宽g-C3N4的可见光吸收,提高催化剂的电子传输效率。我们制备了g-C3N4/FePc、g-C3N4/FePcC116、g-C3N4/Fe2O3、g-C3N4/GR 四种二元复合催化剂。经过一系列的表征以及光催化性能测试表明FePc,Fe2O3,FePcCl16,GR的复合明显拓宽了催化剂的可见光吸收,光生电子-空穴分离效率提高。g-C3N4基催化剂不仅在太阳光驱动下能高效降解尼古丁和磺胺氯哒嗪,甚至在低能量密度的LED灯下也有较好的光催化性能。同样的,我们使用自由基捕获实验和EPR自旋捕获技术证明g-C3N4基催化剂在催化反应过程中均是·O2-为主要的活性自由基。用超高效液相-高分辨质谱分析了尼古丁的降解产物及降解历程,发现尼古丁的降解途径是以吡咯环为活性位点开环降解。另外,我们发现FePc,Fe2O3,FePcCl16,GR改性后的g-C3N4不仅拓宽了催化剂的可见光范围提高了催化活性,还使淡黄色的g-C3N4呈现五彩的颜色,如同颜料一般,为此我们将这些彩色的催化剂应用于纤维着色和颜料绘画,制备了具有催化功能的纺织品和绘画艺术品。