二维材料因具有量子限域效应、电子结构可调控、比表面积大、表界面可优化等优点,广泛应用于光催化二氧化碳还原、光催化水分解、光催化氮气还原、光降解等能源与环境领域。然而,二维材料存在电子-空穴复合速率快、窄能带结构导致的低氧化还原能力、活性位点密度小等问题。研究表明,材料改性是解决上述问题的有效手段,如:异质结构调控,晶面工程,空位工程等方式都能使二维材料的性质获得大幅度提升。本论文以二维材料为主要研究对象,旨在探索通过非贵金属元素掺杂进行改性,构筑金属/二维半导体纳米复合光催化材料体系,从而提高二维纳米材料的光催化性能。本论文研究结果为二维材料催化性能调控提供一定借鉴作用,主要研究成果如下:1.以氮化碳（C₃N₄）为研究对象,结合第一性原理计算,首先预测非贵金属元素Fe在C₃N₄材料上最稳构型,并通过实验合成出与理论预测一致的Fe-C₃N₄材料。实验表明Fe元素的有效掺杂,诱导表面氮缺陷位点生成,使材料表面氮空位浓度大大提高,进而有利于氮气活化和解离;这一掺杂调控了能带结构,从而构筑光生载流子高速输运通道,并拓宽可见区吸光能力。这一材料展现了对可见光催化固氮性能的有效提升。2.通过光还原法在具有莫尔条纹氯氧化铋（BiOCl）二维材料表面成功修饰Cu,把这一材料光催化响应区间扩展到700 nm。结果表明,经过Cu有效掺杂,Cu/BiOCl展现更高的载流子分离速率和更强的可见光吸收能力,改善了可见光催化能力。将Cu/BiOCl纳米复合材料应用于有机污染物罗丹明B降解的实验中,优于相同实验条件下Au、Ag和Pt等贵金属基复合催化材料的催化活性,并展现了优异的可重复利用性。