氢是一种理想的清洁可再生能源,是解决目前的全球化石能源危机以及温室效应等环境问题的一种替代性能源。类石墨氮化碳（g-C₃N₄）这种环保有机半导体已被用于光催化产氢,但g-C₃N₄的光电子在迁移过程中容易与光空穴复合,这严重影响了其光催化活性。石墨烯（Graphene）因其超大比表面积、优异的导电性以及常温下快速的载流子迁移速率而被广泛应用于改善光催化产氢材料的性能。通过向g-C₃N₄中引入废弃生物质制备的优质石墨烯,可促进光电子与空穴分离,以提高其光催化产氢性能。此外,金属纳米粒子（如铜纳米）能有效提高类石墨氮化碳的光催化性能。本文阐述石墨烯/g-C₃N₄/铜复合催化剂的合成、光催化性能的优化及机理研究,主要的研究内容如下:（1）通过对柚子皮进行预碳化、以碳酸氢钾（KHCO₃）活化制备得到的少层石墨烯材料具有大量缺陷,可提供大量活性反应位点,且在边缘处包含大量2～3层石墨烯结构。随着KHCO₃添加量的增加,石墨烯（GS）的石墨化程度增加,比表面积先增加后减少、平均孔径增大。向g-C₃N₄（CN）中引入石墨烯纳米片（GS）,一步法制备GS/CN复合材料,使g-C₃N₄与GS形成大片π-π堆积体系而形成无定形结构。光催化原位还原醋酸铜（Cu（OAc）₂）并沉积在复合光催化剂上,合成GS/CN/Cu NPs,产氢速率最高达2.91mmol/g/h（GS/CN-2/Cu）。该效率约为纯Cu NPs（1.00 mmol/g/h）的三倍,约为Cu@C/g-C₃N₄（265.1?μmol?/g/?h）的11倍;GS/CN-2/Cu具有与石墨烯/Cu体系（PGS-1100/Cu）相似的稳定的催化活性,且对Cu NPs的利用效率提高了49.4%。（2）本课题对GS/CN/Cu的光催化机理进行研究,提出了GS/CN/Cu提高光催化性能的可能机理:在可见光照射下g-C₃N₄在价带（VB）上的电子首先被激发到导带（CB）;这些光生电子继而迅速转移到石墨烯上,进而在石墨烯的边缘进一步迁移到Cu NPs的表面。抵达Cu NPs表面的电子进一步将溶液中游离的质子还原成H₂,而g-C₃N₄中未与电子复合的空穴则与乳酸反应生成水和二氧化碳。调节三元光催化剂中的GS-4-1100含量能有效促进上述电子迁移过程,抑制光生电子-空穴复合,从而提高催化剂的光催化性能。