光催化技术在环境污染问题的解决上和新能源的开发上具有广阔的应用前景。首先,光催化材料本身是不会对环境造成污染,也可以多次循环使用;其次,光催化过程只需通过太阳光来驱动,可以实现广泛的使用;最后,在环境问题上,光催化材料可以将污染物完全降解成对环境友好的H₂O和CO₂,此外,在能源问题上,它可以将水分解成H₂和O₂、也可以将二氧化碳还原成一氧化碳、甲烷等可持续发展的绿色能源。超薄2D材料仅具有几个原子的厚度,展现出优异的光学、电学等物理化学性质,使得它在光催化领域的研究具有巨大的价值。首先,超薄2D材料具有单个或几个原子厚度的特性,可以极大地缩短了电子的迁移距离,此时,超薄二维光催化材料中产生的载流子可以迅速迁移到表面,使光生载流子的复合概率极大的减少,对光催化反应的进行具有正面的效应。其次,超薄2D材料具有更大的比表面积和更多的低配位的表面原子,可以吸收更多的太阳光,而大块材料中的光子吸收通常受到晶粒边界处的透光率和反射的限制。最后,超薄2D材料具有高的表面原子的占比,在光催化反应过程中起到关键作用的活性位点的数目就会越多,越有利催化反应的进行。另外,当材料的厚度减小到原子级时,表面可能会产生大量的缺陷,表面缺陷的存在能够更好地吸附目标分子,有助于光催化反应的进行。这些独特性质的存在,使得超薄二维材料在光催化领域展现出巨大的研究价值。类石墨相的氮化碳（g-C₃N₄）是一种在可见光条件下具有较高光催化活性的非金属光催化材料,能够与大多数含金属的光催化材料相媲美,它具有带隙宽度约为2.7eV,稳定性高,此外,它的制备过程简单,价格相对低廉,而且对环境无污染,同时g-C₃N₄可以实现多种光催化的应用,如氢气释放、CO₂还原、污染物去除等。但是光生载流子不能够有效的分离使得它的光催化活性相对较低,使得它的实际应用中受到了极大的限制,需求有效的方法来提升光生电子和空穴的分离是提升g-C₃N₄的光催化活性的关键。我们通过使用简单的低温回流装置,将超薄2D In₂S₃纳米片与超薄2D g-C₃N₄纳米片进行了复合,并采用一系列表征手段如XRD、SEM/TEM、FTIR、XPS、DRS等对制备的超薄2D In₂S₃/g-C₃N₄复合样品进行了表征,证实了超薄2D In₂S₃纳米片成功的与超薄2D g-C₃N₄纳米片复合在了一起,通过PL和电化学的测试,发现超薄2D In₂S₃纳米片与超薄2D g-C₃N₄纳米片复合,可以有效的促进光生电子和空穴的分离,50%In₂S₃/g-C₃N₄复合样品的光生电子和空穴的分离效果最佳。同时,通过DRS的测试,发现50%In₂S₃/g-C₃N₄复合样品对光的吸收比纯的超薄2D In₂S₃纳米片与超薄2D g-C₃N₄纳米片的更宽。在可见光照射60min时,50%In₂S₃/g-C₃N₄复合样品对盐酸四环素的光催化降解率达到了83.54%,说明该50%In₂S₃/g-C₃N₄复合光催化剂具有优异的光催化性能。通过对异质结的合理设计,是促进光生载流子分离的最有效的措施,各种异质结的构建方案中,Z-scheme异质结的优点在于保留了一种光催化剂的强还原电子和强氧化空穴参与到光催化反应过程中,使整个光催化剂展现出更强的还原能力和氧化能力。以石墨烯作为电子介体,来构建Z-scheme异质结,不仅可以有效的促进光生电子的转移,同时也可以极大的增高对光的吸收。我们通过两步简单的低温回流装置,制备了超薄2D Z-scheme异质结g-C₃N₄/RGO/In₂S₃复合光催化剂,在对复合样品进行了一系列的表征,如XRD、SEM/TEM、XPS的表征,证实了成功将g-C₃N₄、RGO、In₂S₃复合在了一起,通过DRS的测试,可以看出g-C₃N₄/RGO/In₂S₃复合光催化剂在整个可见范围内都具有光的响应,比50%In₂S₃/g-C₃N₄复合光催化剂对光的吸收要更强更宽。通过PL和电化学的测试,g-C₃N₄/RGO/In₂S₃复合光催化剂比50%In₂S₃/g-C₃N₄复合光催化剂对光生电子和空穴的分离效果更突出。通过对盐酸四环素降解性能的测试,发现g-C₃N₄/RGO/In₂S₃复合光催化剂在可见照射60min时,对盐酸四环素的降解率达到了86.26%,基本实现了对盐酸四环素的完全降解。说明当RGO作为电子介体,可以有效的提升样品光催化性能。