全球性能源短缺和环境污染已经成为人类追求可持续发展面临的两大挑战。半导体光催化技术能在温和条件下利用太阳能分解水制氢和催化降解污染物等,被认为是解决能源和环境问题的有效途径之一。近年来,新型的光催化材料g-C3N4被广泛研究。其独特的类石墨烯结构,优良的化学稳定性及合适的导带价带位置使其在光催化领域中有着诱人的应用前景。但是纯的g-C3N4比表面积小、光催化效率低、光生载流子复合效率高等缺点限制了它的应用。因此,如何提高g-C3N4的光催化性能成为了人们的研究热点。研究表明,改性后的g-C3N4具有良好的光催化性能。据此,本文利用贵金属与钨酸盐之间的协同作用、钨酸盐对非金属助催化剂的活化作用、贵金属与金属氧化物之间的协同作用等构建了一系列高效的g-C3N4基光催化体系。在此基础上,对其光催化制氢性能及其光催化机制进行了较为系统的探讨。具体研究内容和结果如下:1.利用贵金属与金属钨酸盐之间的强协同作用制备了含铂纳米簇、CoWO4纳米簇和C3N4纳米片的光催化体系(Pt-CoWO4-C3N4)。研究发现,铂与钨酸盐之间的强协同作用可有效地提高C3N4的光催化性能。且Pt-CoWO4-C3N4具有很高的光催化制氢活性。在最佳实验条件下,其光催化分解水制氢速率最快可达1.42 mmol g-1 h-1。从动力学和循环稳定性实验的结果还可以看出,所制得的光催化剂的稳定性比较好,反应过后催化剂组分可保持不变。并且,在循环实验中重复使用8次后,其催化活性仍旧保持在催化剂原始活性的74%左右。此外,对该催化剂的光催化机制的研究表明,Pt与金属钨酸盐之间的强协同作用源于三者间高效的类Z-scheme电子转移。2.利用CuWO4作为负载媒介,将NiS纳米簇负载于C3N4纳米片上,构建了一个具有介孔结构的C3N4基光催化体系(C3N4/NiS-W)。考察了 CuWO4的活化作用对NiS助催化剂性能的影响,同时对该催化剂的光催化水分解制氢的活性进行了评价。结果表明,所制备的负有NiS的C3N4是一种新型的无贵金属光催化剂,具有优异的光催化制氢活性。当NiS负载量为3%时,所得光催化剂的催化活性最高。在它的催化作用下,H2的生成速率可达3.3 mmol g-1 h-1。研究结果还表明,利用CuWO4的活化作用可有效增强NiS助催化剂的性能。与通过直接负载技术所制得的NiS负载的C3N4纳米片相比,C3N4/NiS-W的光催化活性是它的62倍。另外,该催化体系还具有令人满意的耐盐性。即使在盐浓度较高的情况下,催化剂仍可保持一定的活性。H2的析出速率可达0.98 mmol g-1 h-1。3.制备了一个由Pt纳米簇、SnO2纳米簇和C3N4纳米片构成的光催化体系(Pt-SnO2-C3N4)。在此基础上,对所得催化体系的光催化制氢行为进行了考察。研究结果表明,所制备的Pt-SnO2-C3N4具有良好的光催化制氢性能。在最佳条件下,光催化制氢速率可达1.04 mmol g-1 h-1。Pt-SnO2-C3N4的高催化制氢活性应来自于金属铂与氧化锡之间有很强的协同作用。此外,从动力学实验的结果还可以看出,所制得的光催化剂具有良好的稳定性。