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光催化具有潜在利用太阳光能，高效彻底去除污染物的能力，已逐渐成为一项绿色环保的环境净化新技术。石墨相碳化氮(g-C3N4)在可见光照射下就能有效地被激发，并且具有良好的稳定性和无毒等优点。目前对g-C3N4的研究还不够全面，人们还不是很清楚g-C3N4在光催化反应中的作用机理。本论文应用g-C3N4可见光催化降解优先污染物三氯酚和还原六价铬(Cr(Ⅵ))，并详细讨论了催化反应的机理。具体的研究内容如下: 1.g-C3N4催化剂的制备和应用于可见光降解三氯酚的研究:采用加热聚合双氰胺的方法制备了g-C3N4催化剂。经XRD、XPS、TEM等手段对制备的淡黄色粉末状催化剂进行了表征，表明我们制备出了典型的石墨相碳化氮催化剂。制备的g-C3N4催化剂对三氯酚有很好的可见光降解效果:10-4M的三氯酚在1g/Lg-C3N4催化下，经可见光照射3h，可完全降解。溶液TOC去除和Cl-积累的数据表明，g-C3N4可见光催化对三氯酚有很好的去毒效果。 2.g-C3N4光催化降解三氯酚机理探讨:g-C3N4具有不同于传统光催化剂ZiO2的独特能带结构，因此其光催化反应机理也必然具有特异性。自由基捕获实验和反应过程中活性物种的检测结果表明，超氧自由基是大气环境下g-C3N4可见光催化三氯酚降解的主要活性物种。在氮气环境下，金属离子作为导带电子捕获剂的实验证明，g-C3N4价带空穴可以直接氧化降解三氯酚。根据三氯酚降解过程中检测到的中间产物，提出了可能的降解反应路径。 3.g-C3N4光催化同时还原Cr(Ⅵ)和降解三氯酚:Cr(Ⅵ)的还原和三氯酚的降解之间存在协同效应，只有当三氯酚存在时，g-C3N4才能可见光催化还原Cr(Ⅵ);当Cr(Ⅵ)存在时，三氯酚的降解反应速率提高超过30％。考察了Cr(Ⅵ)和三氯酚的初始浓度、pH、溶解氧对光催化反应的影响，对Cr(Ⅵ)还原和三氯酚降解的过程进行了研究。反应中检测到了Cr(Ⅴ)和增强的羟基自由基的信号，表明Cr(Ⅵ)的还原主要来自于自由基反应。强氧化性的羟基自由基的大量生成和光生空穴参与反应，是造成三氯酚降解速率提高的主要原因。