从理论计算的角度入手对g-C3N4的各类改性进行研究,可对g-C3N4光催化剂的理解更进一步,并可指导新型光催化剂的设计与开发。从不同的掺杂位点入手,构建并计算了间隙掺杂和替位掺杂模型的光催化性能,从杂质能级的位置、杂质能级的具体来源、杂质原子的引入对周围原子的影响、影响机理、宏观光学性质方面依次进行了相关探讨。对g-C3N4三嗪环、3-s-三嗪环以及两者的替位掺杂、间隙掺杂的性质进行了系列探究。F离子间隙掺杂使3-s-三嗪环光催化剂在可见光区域的光学响应被显著优化,归因于F离子的引入带有电荷效应,在空腔内部出现了类似外加电场的作用。Ag在空腔内进行间隙掺杂,能与周围氮壶的孤对电子形成配位键,配位键使空腔内的Ag原子得到了稳定。N原子替代C原子以后,结构仍然是平面构型,所有涉及原子轨道是sp2杂化类型。杂质峰来源于C、N原子的pz轨道相互作用形成的离域大π键。当Si原子替代N原子之后,Si原子在与周围C原子结合生成三根共价键的同时,还存有一个价电子。多余的价电子无共价键束缚很容易成为自由电子,提供自由电子的Si原子因带正电荷而成为正离子。体系中电子成为多数载流子,并相应地改变体系的导电特性和可见光催化活性。