随着化工业的迅速兴起与发展，水污染问题日益严重，其中，有机合成染料具有色度深、毒性高、致癌性强、结构复杂、难降解等特点，会对生态环境和人体健康产生不可消除的危害，故而成为研究者的首要处理对象。在众多方法中，光催化技术凭借其绿色、强氧化性和较高的热化学稳定性等优点广泛适用于染料废水的处理。在半导体材料中，类石墨相氮化碳(g-C3N4)由于价格低廉、环保无毒、热化学稳定性高以及独特的化学结构和优异的光电性能，成为一种新型的具有可见光响应的非金属半导体光催化剂。
　　本论文先选择不同的半导体材料改性g-C3N4构筑异质结，并采用一系列的表征手段分析它们的晶型结构、微观形貌、化学结构和光学性质等。而后将合成的异质结构联合外加氧化剂H2O2组成新型的可见光响应的光催化体系，以有机染料(如：孔雀石绿、活性蓝19和甲基橙等)为目标污染物，评价该体系的可见光催化性能。最后通过自由基捕获实验和带隙分析，提出了新型可见光响应的光催化体系对有机染料的光催化降解机理。主要研究内容和取得的成果如下：
　　(1)利用湿式浸渍-煅烧法和湿式浸渍法分别制备了BiVO4/g-C3N4异质结和CdIn2S4/g-C3N4异质结，并采用了一系列表征手段分析了单组分样品和复合材料的物化结构和光学性质。表征结果表明，通过与BiVO4或CdIn2S4构筑异质结可有效改善g-C3N4的光学性质，缩小其禁带宽度，提高其可见光吸收能力，同时还可利用异质结形成的内电场作用，实现光生电子-空穴对的快速分离，最终增强g-C3N4基复合材料的光催化活性。
　　(2)通过自由基捕获实验和带隙分析，可确定二元BiVO4/g-C3N4异质结协同H2O2在光降解有机染料的过程中，形成的是一种新型的Z型电子转移机制，而二元CdIn2S4/g-C3N4异质结协同H2O2在光降解有机染料的过程中，形成的是一种新型的I型电子转移机制。
　　(3)光催化活性测试结果表明，在利用二元BiVO4/g-C3N4异质结协同H2O2在最优条件下光催化降解RB19染料时，120min可见光照射后可降解99.98%；而利用二元CdIn2S4/g-C3N4异质结协同H2O2在最优条件下仅需80min可见光照射即可完全降解20mg/LRB19。两相比较之下，后者的光催化活性更为优异。
　　(4)为进一步提高二元CdIn2S4/g-C3N4复合材料的光催化活性，采用湿式浸渍-煅烧法在其上掺杂微量Fe3+离子，从而形成一种三元Fe-7CISCN复合材料，表征结果表明，掺杂微量Fe3+后，有效增加了比表面积，促进了光生电荷载流子的分离和转移，抑制了光生电子-空穴对的复合，进而提高了其吸附速率和光催化活性。
　　(5)光催化活性测试结果表明，在利用二元7CIS/CN异质结协同H2O2在最优条件下光催化降解20mg/LMO染料时，120min可见光照射后可降解99.40%；而三元Fe-7CISCN异质结协同H2O2在最优条件下仅需18min可见光照射即可降解98.24%。而且比较二者后发现，后者所需的H2O2量更少，光降解时间更短，且光催化活性更强。