能源短缺和环境污染已成为各国亟待解决的问题。半导体光催化技术因其具有高效的能源转化和污染物去除能力而有望成为解决未来能源和环境问题的有效方法。因此,探索高效的和稳定性良好的光催化剂是当下研究的热点。本研究基于半导体光催化剂石墨相氮化碳具有无毒、经济、稳定性良好等优点,针对其光致载流子的分离率低和有限的可见光吸收能力等缺点,对其实行改性,以改善其光催化活性。本研究以尿素为原料采用酸处理氧化法制备氧掺杂的g-C₃N₄（O-g-C₃N₄）,然后以O-g-C₃N₄为前体,采用共沉淀法原位制备Cu₂（OH）₂CO₃/O-g-C₃N₄异质结复合物（简称CuCN）,并将其用于可见光驱动的光催化裂解水产氢和光催化降解孔雀石绿（MG）来探究其光催化性能。通过XRD、FT-IR、SEM、TEM、BET、UV-vis、PL、EIS和XPS等分析手段,对CuCN复合物光催化裂解水产氢机制和光催化降解MG机制进行了探究。此外,还通过响应曲面法分析和预测了最优的光催化裂解水产氢的实验条件和最优的光催化降解MG的实验条件。本研究主要得出以下结论:（1）O-g-C₃N₄是一种具有片层结构且孔道排列有序、粒径大小分布均匀的介孔材料,具有比g-C₃N₄更大的比表面积和孔径,以及更窄的禁带宽度。O-g-C₃N₄比g-C₃N₄更易于促进光生电子和空穴的分离,从而表现出比g-C₃N₄更高的光催化性能,其光催化产氢速率为322μmolg^-1h^-1,约为g-C₃N₄的3倍;其MG降解率为51%,约为g-C₃N₄的1.2倍。此外,g-C₃N₄和O-g-C₃N₄在光催化裂解水产氢和降解MG方面均表现出良好的循环稳定性。（2）CuCN复合材料可通过共沉淀法成功地制备,且Cu₂（OH）₂CO₃颗粒均匀地填充到O-g-C₃N₄的多孔结构中,其比表面积和孔径分别为89.06 m²﹒g^-1和16.34 nm。复合物中Cu₂（OH）₂CO₃的加入可有效地增强O-g-C₃N₄对可见光的响应能力,以及提高O-g-C₃N₄的光生电子和空穴的分离率和转移速率。在探究复合物制备过程中不同原料配比、不同硝酸处理浓度和不同硝酸处理时间对复合物的光催化产氢性能的影响实验中分析得出,利用浓度为10 M的HNO₃溶液对g-C₃N₄酸化处理4 h后获得的O-g-C₃N₄作为前体制备得到的复合物60CuCN表现出最优的光催化产氢效果,其产氢速率为2499μmolg^-1h^-1,分别是g-C₃N₄、O-g-C₃N₄和Cu₂（OH）₂CO₃的23.36、7.76和44.63倍。研究中还发现采用原位共沉淀法制备得到的复合物比物理混合法制备的复合物表现出更突出的光催化产氢性能。而且,Cu₂（OH）₂CO₃/O-g-C₃N₄表现出比Cu₂（OH）₂CO₃/g-C₃N₄更好的光催化产氢效果（两种复合物的原料配比一致）。此外,60CuCN在光催化产氢的循环稳定性和长期稳定性测试中均表现出良好的光催化稳定性。（3）CuCN复合物光催化产氢体系在可见光下表现出出色的产氢效果,一方面是因为Cu₂（OH）₂CO₃和O-g-C₃N₄之间的异质结作用可有效地促进光生电子和空穴的分离;另一方面是由于复合物、牺牲剂和光敏剂三者之间的协同作用增强了该体系的光催化产氢活性。此外,该体系最优的光催化裂解水析氢的实验参数为:加入光敏剂（曙红Y）的浓度为1.30 g/L、光催化剂（60CuCN复合物）的浓度为1.01 g/L以及牺牲剂（TEOA）的体积百分数为3.13%。（4）通过CuCN复合物光催化降解MG的对照实验得出,只有在光照和CuCN复合物同时存在的条件下,有机污染物MG才能被有效除去。在不同原料配比的复合物中,60CuCN表现出比其他配比的复合物更优的光催化降解MG性能,其在可见光照射3 h内MG降解率高达91%,分别是g-C₃N₄、O-g-C₃N₄和Cu₂（OH）₂CO₃的降解率的2.2、1.8和4.8倍。另外,60CuCN复合物在可见光下降解MG过程中表现出优良的循环稳定性。（5）CuCN复合物在可见光下展示出良好的光催化降解MG活性,主要是因为Cu₂（OH）₂CO₃和O-g-C₃N₄之间的异质结作用促进光生电子和空穴的有效分离,使得反应过程中产生的h⁺和·O₂^-起主导作用,将MG结构中的共轭体系破坏从而将其降解去除。此外,该体系最优的光催化降解效果的实验参数为:MG溶液的p H为8.11、初始浓度为46.30 mg/L和光催化剂投加量为0.14 g/L。