类石墨烯氮化碳（g-C3N4）是一种新型非金属半导体材料,具有可见光响应强、热稳定性和化学稳定性高等优点,在水分解制氢、降解有机物、气体传感和二氧化碳还原等领域具有极大的应用潜力。本文制备了二维g-C3N4纳米材料及其复合材料,并对其光催化降解有机物进行了研究;基于第一性原理研究了 g-C3N4吸附体系的电子特性以及光学和磁学性质。主要研究内容如下:本文采用两步法（热聚合法和液相超声剥离法）制备二维g-C3N4纳米材料。SEM测试结果表明从类石墨相C3N4材料剥离为g-C3N4纳米片厚度均匀且较薄;XRD表明g-C3N4纳米片是3-s-三嗪环晶体结构。最后,采用浸渍-煅烧法制备了g-C3N4/MoS2复合材料,SEM显示其形貌为厚度均匀的纳米片,XPS和TEM表明复合材料中同时有MoS2与g-C3N4成分,且晶体结构良好。光催化降解罗丹明B（RhB）实验表明,经过90 min的光照,类石墨相C3N4、g-C3N4纳米片、MoS2和g-C3N4/MoS2复合材料降解效率分别是80.2%、91%、91.5%和99.4%,g-C3N4/MoS2复合材料的降解速率是g-C3N4纳米片的2.1倍。因此,g-C3N4与MoS2成功复合使得g-C3N4纳米片的光催化性能得到了显著提高。理论研究了碱金属吸附g-C3N4的电子和光学性质。结果表明体系稳定性良好,本征g-C3N4表现出半导体特性,而碱金属吸附g-C3N4体系显示出金属特性;碱金属吸附g-C3N4后功函数减小;碱金属吸附体系在可见光380nm、412 nm、420 nm和476 nm处均显示出较强的吸收峰,有利于提高g-C3N4的光催化活性。此外,研究了第ⅢA族元素、CO和NO气体分别吸附g-C3N4以及第ⅢA族元素和气体分子共吸附g-C3N4体系的电子、光学和磁学性质。结果表明所有体系吸附能均为负值,说明结构稳定性良好;本征g-C3N4为非磁性半导体,而第ⅢA族元素吸附g-C3N4体系均为磁性半导体;在气体分子吸附g-C3N4体系中,CO/g-C3N4体系能带结构表明其为非磁性半导体,而NO/g-C3N4体系为磁性半导体,气体分子与g-C3N4发生了电荷转移,有利于g-C3N4捕获到气体;在ⅢA元素和CO、NO气体共吸附g-C3N4体系中所有体系均显示磁性,且在可见光范围内有较强的吸收峰。因此,本文研究结果为自旋电子器件、气体传感器和光催化剂方面提供了潜在的候选材料。