燃煤发电作为我国煤炭消费的主要方向,煤电的清洁化发展是当前燃煤电站的重中之重。重金属汞作为煤炭燃烧产生的极具危害的污染物之一,随着环保法规的日益严格,开发行之有效的燃煤电站汞排放控制技术刻不容缓。氮化碳材料作为一种新型碳基聚合物,因其来源丰富、制备便捷、结构稳定性强、电子结构独特等优点,在烟气汞控制方面得到关注与研究。本文通过二次热刻蚀制备了具有较高表面积的石墨相氮化碳纳米片材料,降低了石墨相氮化碳的维度,改善了孔隙结构。依次利用氧化活性由高到低的Mn、Co、Cu金属氧化物对制备的氮化碳纳米片进行负载掺杂,对制备的材料通过XRD、SEM、TEM、FT-IR和XPS等表征研究样品的理化特性,并进行了模拟烟气的固定床吸附实验研究。采用浸渍法和煅烧法将MnO₂成功负载在g-C₃N₄纳米片材料上,并对反应前后的样品进行表征分析,研究其机理。研究表明MnO₂/g-C₃N₄在MnO₂含量为10wt%,反应温度为120℃时脱汞效率可以达到99%左右,在120-240℃范围内最低也有96.3%的脱汞效率。通过MnO₂改性探索,进一步选择催化活性稍逊的Co₃O₄和CuO作为改性剂,继而成功合成Co₃O₄/gC₃N₄和CuO/g-C₃N₄两种改性氮化碳纳米复合材料。Co₃O₄和CuO的改性修饰均提高了g-C₃N₄纳米片的Hg0去除性能,其中Co₃O₄/g-C₃N₄在Co₃O₄质量含量为12wt%,反应温度为120-240℃时可以达到接近100%的脱汞效率。CuO/g-C₃N₄在材料合成温度为200℃时可以形成适宜颗粒大小的CuO晶粒,对于复合材料性能改善有着较为明显帮助,在40–240℃的反应温度范围内均具有良好的性能,200℃的反应温度时性能最佳,脱汞效率可以达到接近100%。通过一系列表征的分析和实验研究,发现在MnO₂/g-C₃N₄、Co₃O₄/gC₃N₄和CuO/g-C₃N₄复合材料中,无论MnO₂、Co₃O₄和CuO的氧化还原能力强弱,由于金属氧化物与氮化碳纳米片密切的界面结合产生的莫特-肖特基效应,均可以显著提高氮化碳纳米片材料的脱汞性能。金属氧化物改性氮化碳纳米片材料的脱汞机理与材料表面的化学吸附氧和金属氧化物晶格氧有着密切联系。