碳化物材料由于具有出色的光吸收能力、导电性等特性,加之来源丰富、绿色无毒、成本低廉等优点,在光/电催化、传感等领域得到普遍应用。但是在光电化学领域的应用还有待研究。本文采用两种碳化物材料Ti₃C₂和g-C₃N₅与不同的半导体结合构建了两种异质结构Ti₃C₂/Cu₂O和g-C₃N₅/BiOBr,分别探究了它们的结构和性质并进一步将其应用于光电传感与催化。主要内容如下:1.以LiF和HCl混合溶液刻蚀Ti₃AlC₂得到Ti₃C₂,以葡萄糖作为还原剂,在80°C下于Ti₃C₂表面原位还原CuSO₄制备光电性质增强的异质结构Ti₃C₂/Cu₂O。优异的光电化学（PEC）性能和对葡萄糖敏感的光电响应使Ti₃C₂/Cu₂O成为葡萄糖氧化酶的有利替代品。在此基础上,我们构建了基于Ti₃C₂/Cu₂O异质结构的PEC非酶传感器用于检测葡萄糖。在最佳检测条件下,线性范围为0.5 nM至0.5 mM,检测限为0.17 n M。此外,所提出的Ti₃C₂/Cu₂O基PEC非酶传感器还成功检测了人血清中的葡萄糖。实验证明了异质结构材料在PEC传感器中的应用前景,为PEC传感平台的设计和构建开辟了新的支线。2.利用NaOH刻蚀煅烧法合成了富氮空位（NV）NV-g-C₃N₅,然后通过溶剂热法结合BiOBr一步合成NV-g-C₃N₅/BiOBr。基于此复合材料构建了PEC非酶传感器用于细胞色素c（Cyt c）的监测。NV-g-C₃N₅/BiOBr对Cyt c具有高灵敏性,Cyt c的Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）-血红素氧化还原活性位点之间的电子转移使得光电流强度减弱。实验结果显示此传感器在较低浓度下对Cyt c有优秀的灵敏度,理论上有望用于监测细胞凋亡时从线粒体转移出的Cyt c。3.基于上述合成的NV-g-C₃N₅/BiOBr异质结构所具有的内置双电子转移机制（DETM）带来的强光电转换效率,将其应用于光电氮还原（NRR）。实验证明氮空位可以有效调节原始g-C₃N₅的可见光吸收范围和能带隙,还可作为化学吸附位点吸附N₂并充当N₂的活化和还原的催化位点。此外,由于匹配的能带结构,NV-g-C₃N₅/Bi OBr进一步分离了光生电子和空穴。DETM有效地阻止了电荷载流子的重组,并确保持续供给高质量电子,这使得NV-g-C₃N₅/BiOBr无需添加贵金属就得到优异的NRR性能。构建的双电子转移机制显示了非贵金属材料在光电NRR的潜力,为设计更实惠、更有效的氮还原光电阴极奠定了基础。