人类对于煤和石油等化石燃料资源的过度开发和不合理利用带来了严峻的环境污染和能源短缺问题。光催化技术可直接利用太阳能分解水制氢或降解污染物,是一种绿色清洁可持续发展的解决能源和环境问题的新方法。然而,已报道的光催化剂（如TiO2）大都存在太阳能利用低效、光生电子与空穴快速复合及量子效率低的问题,限制了其实际应用。因而探索研发具有可见光响应、高效稳定的光催化剂是该领域的研究热点。近年来,类石墨型氮化碳（g-C₃N₄）作为一种新型的无金属可见光催化剂具有廉价易得、稳定环保等优点,得到了人们越来越多的关注。但是g-C₃N₄本身存在着比表面小和光生载流子易复合的缺点,使其光催化效率较低。多种改性方法被用来提高g-C₃N₄的光催化活性,包括：形貌调控、元素掺杂、共聚合改性以及与其他材料复合等方法。其中,多孔g-C₃N₄不仅具有可控的形貌和较高的比表面积,而且其表面具有更多的活性位点,能够大幅度提高g-C₃N₄的光催化活性。本论文的主要研究内容是探索多孔g-C₃N₄新的合成方法,以及在多孔g-C₃N₄的基础上进一步负载CdS形成异质结和进行S元素掺杂,通过两种改性方法的协同作用提高g-C₃N₄的光催化活性。论文研究内容和结果如下：1、硬模板法合成介孔氮化碳（mpg-C₃N₄）。以SBA-15为模板剂,双氰胺为原料,在充分超声混合后,高温煅烧,除去模板后即得到mpg-C₃N₄。实验结果表明,所制得的mpg-C₃N₄的比表面积为222.1 m2/g,平均孔径为3.8 nm。 mpg-C₃N₄对罗丹明B （RhB）的物理吸附较g-C₃N₄提高了2倍,在可见光下降解RhB的光催化活性较g-C₃N₄提高了1倍。2、一种预模板合成纳米孔氮化碳（npg-C₃N₄）的新方法。以TritonX-100为模板剂,三聚氰胺（MA）为原料,先形成三聚氰胺硫酸盐有序结构,煅烧后得到具有高比表面积的npg-C₃N₄,比表面积最高达到130m2/g,对可见光的吸收范围和强度都有所增强,且比表面积可以通过改变Triton X-100的加入量和煅烧温度进行调变,其最佳条件分别为mTX/mMA= 0.5的加入量和580℃。 npg-C₃N₄在可见光下降解罗丹明B（RhB）的光催化活性较g-C₃N₄明显提高,前者的光催化降解RhB的速率常数是后者的近20倍。3、在npg-C₃N₄上进一步负载CdS量子点（QDs）形成异质结结构。结果表明,通过添加丙酮聚沉法可以使CdS QDs能够均匀地分散到npg-C₃N₄的表面上,并形成异质结,同时,npg-C₃N₄的纳米孔结构在一定程度上能够抑制CdS QDs在复合过程中的团聚作用。CdS的负载对npg-C₃N₄的纳米孔结构影响不大,但却使CdS/npg-CN对可见光的吸收范围明显增大。CdS/npg-CN在可见光下降解RhB的光催化活性明显的提高,最优条件下的光催化速率是npg-C₃N₄和CdS QDs单一组份的3倍,且稳定性良好,表明CdS的光腐蚀作用受到了抑制。4、一步法合成S掺杂的纳米孔g-C₃N₄棒（Spg-C₃N₄）。利用三聚硫氰酸（TTCA）和三聚氰胺（MA）在水溶液中通过氢键自组装形成超分子化合物,以其为反应前体,高温煅烧得到合成Spg-C₃N₄。实验结果表明,Spg-C₃N₄具有较高的比表面积（最高为52 m2/g）,且比表面积随着煅烧温度的升高而升高；Spg-C₃N₄对可见光的吸收范围和强度较g-C₃N₄都明显增大。Spg-C₃N₄在可见光下降解罗丹明B （RhB）的光催化活性较g-C₃N₄明显提高,前者的光催化降解RhB的速率常数是后者的11倍。