g-C₃N₄是一种类石墨烯高聚物材料,无毒、化学和热稳定性好,具有合适的带宽,能吸收可见光。然而,单一组份光催化剂的太阳能利用率低下,光生电子-空穴复合率高,量子效率低等问题限制了其应用。因此,通过对光催化剂进行改性,拓展其光吸收范围,抑制光生载流子复合,提高其催化活性,已成为材料、化学与环境等学科的研究热点。层状结构材料石墨烯具有优异的物理、化学性质,以其为载体,构筑石墨烯和氮化碳纳米复合光催化材料,不仅可保留各自的优异性能,而且还可产生协同效应,从而提高光催化活性。本文以氮化碳和石墨烯为研究重点,通过形貌调控、异质结构建、元素掺杂等方法,提高催化剂的光催化降解性能。本论文主要包括以下三个部分:分别以尿素、二氰二胺和三聚氰胺为前驱体,在马弗炉中以550°C煅烧3 h,制备石墨相氮化碳,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外可见漫反射光谱、荧光发射光谱等仪器对所得产物进行表征和分析,研究其形貌、性能等物理化学性质,以罗丹明B为目标物进行光催化降解实验。结果表明,采用不同前驱体煅烧所得的g-C₃N₄在形貌、能带、载流子复合率、比表面积等物理化学方面有所不同,比较而言,煅烧尿素所得的g-C₃N₄具有更好光催化活性,在可见光照射下,2 h降解率可达95%.以尿素和氧化石墨烯为原料,采用简便易行的煅烧方法合成氮化碳与石墨烯的复合物。通过改变前驱体的不同复合比例,确定其最佳反应条件。实验结果表明,在550°C下煅烧3 h,当氧化石墨烯与尿素前驱体的质量复合比为0.004‰时,其光催化效果最佳,90 min后染料降解率可达90%,是纯相氮化碳的1.4倍。与未复合石墨烯的氮化碳样品相比,复合物在抑制光生电子空穴复合率,加快光生载流子传输方面表现出优异性质。以尿素为还原剂和掺氮剂,采用溶剂热法,将氧化石墨烯还原为三维孔洞结构,制备氮掺杂三维石墨烯。将其与经水热处理的三聚氰胺水浴蒸干,煅烧制备复合催化剂。结果表明,复合氮掺杂三维石墨烯后的C₃N₄的光降解速率是直接煅烧三聚氰胺所形成的C₃N₄的6.5倍。这种光催化性能的提升可归因于以三维石墨烯为骨架的催化剂具有更大比表面积和更强的载流子迁移速率。