随着当前工业文明的不断进步与发展,能源危机和环境污染是人类面临着的亟需解决的重要问题。光催化以清洁无污染的太阳能能源为基础,实现了光能向化学能稳定高效地转换,为解决这一问题提供了可行性的思路。当前,利用可见光来驱动光化学反应已取得了越来越广泛的研究进展。然而,传统的半导体光催化剂普遍存在可见光吸收范围较窄,电荷分离和转移效率偏低等问题。单原子催化剂由于其可以最大化利用金属原子以及带来更高的选择性和转化率而受到人们关注。近来,人们发现单原子在光催化中可以提高半导体的电荷转移效率,从而为提高光催化氧化还原性能提供了确实可行的操作平台。本文以维生素B₁₂作为碳前驱体和金属钴源,分别采用低温热解法和热聚合法制备了单原子负载的碳量子点和核壳型氮化碳光催化剂。主要内容如下:（1）以维生素B₁₂为原料,采用低温热解的方法得到碳材料,然后在碱性环境下水解,提纯后成功制备出单原子钴负载的碳量子点催化剂。经过初步分析,这种光催化剂具有优异的光学性能以及高效的电荷分离效率。金属单原子Co可以促进光诱导电子-空穴对的形成和转移。由于金属原子与碳量子点之间的协同作用,单原子碳量子点对光氧化反应具有良好的催化效果。将单原子碳量子点用于不同的光氧化反应,证明了其具有较强光氧化能力。在光催化析氧反应中,以碘酸钠作为电子捕获剂,碳量子点在第一个小时内的析氧量达到168μmol g^-1 h-1,并具有较好的稳定性;在光催化苄胺氧化反应中,苄胺及其各类衍生物均能以极高的选择性反应,并有较高的转化率;在罗丹明B的光降解过程中,罗丹明B在较短的时间内被迅速降解,也证明了单原子碳量子点的强光氧化能力。（2）在使用模板法合成核壳型氮化碳的过程中加入维生素B₁₂,成功制备出了单原子负载的中空型氮化碳光催化剂。碳掺杂能够显著提高氮化碳的可见光吸收能力,改善材料的能级结构以获得光全解水能力,单原子也能够提高材料的光生电子-空穴对分离。在光全解水反应过程中,单原子负载的中空型氮化碳能够表现出比块体状氮化碳高10倍的催化活性。