随着人类社会的进步,传统化石燃料正逐渐地被其他新型环保能源所代替。其中,氢能成为最有发展前景的新能源之一。将具有合适的能带结构的光催化剂放入水中在大阳光的照射下可以产生大量氢气。在此过程中,设计构建合理的光催化剂是太阳能转化为化学能的关键因素。g-C₃N₄是一种价格低廉的聚合物半导体,由于其极好的稳定性,合适的能带结构,简易的制备方法等优点被认为是最具前途的光催化材料之一。但是,g-C₃N₄因其表面积小、吸光少、结构不可控以及电子-空穴复合率高等缺点限制了自身发展。目前,对于g-C₃N₄的性能提高,已经进行了各种尝试。本文选择零维材料Mn₁₂单分子簇作为研究对象,与其他常见的零维材料相比,Mn₁₂具有分子尺寸小、制备工艺简单、吸光能力强、相互之间的作用力弱、可以发生交换反应、还可以作为氧化剂氧化g-C₃N₄提高其导电性等优点。这些优势有利于阻止光生电子-空穴的复合从而提高g-C₃N₄的光催化性能。通过简单的常温液相法结合后续超声加热方法获得了性能优异的Mn₁₂/gC₃N₄复合光催化剂。晶体状态Mn₁₂无法与g-C₃N₄复合,经过乙腈溶解后并且在乙腈的环境下进行超声加热后得到表面有很多缺陷,内部是网络状的纳米片结构。在一系列光催化反应中,由于在g-C₃N₄表面负载了Mn₁₂分子簇促进了光吸收,并且光生电子快速迁移至Mn₁₂表面,从而有效的抑制了光生载流子的复合。此外,Mn₁₂/g-C₃N₄复合光催化剂的产氢率相较于纯相g-C₃N₄有了很大提高。为增强Mn₁₂与g-C₃N₄之间的相互作用力,利用Mn₁₂的羧基交换反应使其锚定在富含羧基的g-C₃N₄表面。用浓硫酸和浓硝酸对g-C₃N₄进行超声处理,获得表面具有羧基官能团的氧化多孔碳氮（POCNs）,随之,利用Mn₁₂的羧基交换反应使其锚定在POCNs上制备Mn₁₂/POCNs光催化剂。在Mn₁₂和POCNs之间Mn₁₂可以从POCNs上吸引电子,导致电子转移。材料的电子迁移阻力减小,光生电子-空穴快速分离,提高了载流子迁移速率,使该光催化剂材料具有优异的光催化活性和循环稳定性。这项工作从材料,电子结构和载流子行为调节等方面为提高g-C₃N₄的性能提供了新的方法。