1989年,美国科学家Liu和Cohen从β-Si₃N₄的结构出发,利用固体体弹模量的经验计算公式,从理论上预言β-C₃N₄的硬度可以和金刚石相媲美,同时指出该材料还具有一系列独特的力学、光学和摩擦性能。这一预言引起了物理学家、化学家和材料学家的兴趣和广泛关注。此后,许多实验和理论工作相继展开,对这种材料及其同系物进行了系统的探索研究。本文首先综述了氮化碳的晶体结构、研究历史和现状。在已有工作的基础之上,我们提出了一种新的合成氮化碳和进行性质研究的思路,并进行了比较系统的工作:我们首次提出了一种新的恒压溶剂热合成方法,并将其应用于可控制备氮化碳材料的探索研究中,初步探讨了其中的温度和压力反应参数。在该体系中,我们以三氯代嗪（C₃Cl₃N₃）作为碳、氮源,以盐酸肼（N₂H₄·2HCl）作为氮化剂,制备了石墨型氮化碳纳米晶,实验条件分别为40 MPa,220、250、280℃和280℃,50、80、120 MPa。结果表明,反应温度和反应体系的压力对产物的结晶质量和形貌具有重要影响。探索了模板方法在氮化碳纳米晶和纳米管合成中的应用。用介孔分子筛（SBA-15）表面为模板,以三氯代嗪（C₃Cl₃N₃）作碳、氮源,NaN₃作氮源,N,N-二甲基甲酰胺作溶剂;恒压溶剂热法（300℃）制备了C₃N₄纳米晶。分子筛的引入提高了产物的产率、结晶度,展现了分子筛表面羟基的配位-催化作用和表面吸附作用。此外,以多孔氧化铝（AAO）作模板,结合溶胶-凝胶高温聚合（600℃）制备了石墨型氮化碳纳米管。用常规的三电极体系在0.5 mol·dm^-3 H₂SO₄和0.5mol·dm^-3 H₂SO₄+1 mol·dm^-3 CH₃OH中对氮化碳纳米管的稳定性和电化学性质进行了研究。实验结果显示,该物质对甲醇氧化表现出一定的催化活性和良好的稳定性。以三氯代嗪（C₃Cl₃N₃）和三聚氰胺（C₃N₆H₆）作原料,通过氮气气氛下的固相反应（300℃）制备了石墨型氮化碳,并对其结构和组成进行了表征。同时,利用循环伏安法和充放电曲线对该物质的电化学性能进行了研究;结果表明,该材料具有一定的嵌锂能力,但比容量低、循环寿命短。本文通过在饱和的硝酸锂、硫酸镁、硫酸铝以及硝酸钾、硫酸钾溶液中电解实现阴、阳离子的可控嵌入;并通过控制电解时间来实现对石墨相氮化碳片层电子云密度的控制,从而制备片层中具有不同电子云密度的石墨型氮化碳插层化合物。采用XRD、FTIR、XPS、TEM和TG对产物的结构、组成、形貌和热稳定性进行了表征;我们提出了石墨型氮化碳插层化合物的结构模型,并尝试用离子-π作用解释了插层前后物质的结构变化。最后,我们以钛酸四丁酯和g-C₃N₄的前驱物（溶胶-凝胶）的混合物为前驱物,采用水解法和高温煅烧制备了N掺杂TiO₂的g-C₃N₄/TiO₂复合物纳米微粒,利用X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等技术对所得产物进行了表征,并考察了g-C₃N₄/TiO₂催化剂在紫外光和可见光下光催化降解罗丹明的性能。总之,本论文的工作为氮化碳的合成、性质研究和应用提供了重要的理论意义和应用价值。