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随着世界人口的不断增长,传统不可再生资源日渐枯竭,环境恶化和能源危机成为日益严峻的社会问题,开发新型清洁环保能源具有重要的现实意义。光催化技术因可以直接利用太阳能,在环境保护和能源转换领域备受关注,制备经济环保、性能优异、稳定性高的光催化剂是目前的研究重点。近几年,石墨相氮化碳(g-C3N4)凭借其独特的电子构型、良好的稳定性和能够吸收利用可见光等优点,吸引了众多国内外学者的研究热情。然而,单一的g-C3N4存在比表面积较小、光生载流子分离效率低和量子效率低等缺点。所以,提高g-C3N4的光生载流子分离效率和可见光利用率是扩宽其应用范围的关键。本文以g-C3N4为研究对象,采用与其它半导体复合的方法构建异质结光催化剂,从而增强g-C3N4的光催化性能。通过XRD、FT-IR、XPS、SEM、TEM、DRS、PL等多项表征方法探究了改性后复合材料的理化性质、光电特性以及光催化产氢性能,具体研究内容如下:(1)采用聚合物前驱体转换法合成SiOC颗粒,再通过超声分散-热处理法将SiOC颗粒负载于g-C3N4片层上,制备出SiOC/g-C3N4复合材料。表征结果显示,SiOC和g-C3N4在界面处形成了异质结;相较于g-C3N4,SiOC/g-C3N4复合材料的可见光响应能力明显增强,比表面积大幅增高,光生载流子的分离和传输效率也得以明显提升。9.1%SiOC/g-C3N4光催化剂具有最强的光催化活性和良好的循环稳定性,产氢速率为1020 μmol h-1g-1,分别是g-C3N4和SiOC材料的3.2和25.5倍,AQE为6.1%(λ=420 nm)。(2)采用气相沉积法制备得到SiC纳米线,将制备得到的SiC纳米线与尿素混合后通过煅烧法合成出SiC/g-C3N4复合光催化材料。表征结果显示,SiC纳米线均匀的嵌入在g-C3N4中,形成了良好的异质结结构;SiC/g-C3N4光催化具有高比表面积,能提供更多的活性位点;SiC纳米线的引入增强了 SiC/g-C3N4复合材料的可见光响应能力,促进了光生载流子的分离和迁移。可见光催化产氢实验数据显示,16.9%SiC/g-C3N4光催化剂的光催化活性最高,产氢速率达1983 μmol h-1g-1,分别是g-C3N4和SiC纳米线的6.2和29.2倍,AQE为6.8%(λ=420 nm),光催化产氢能力优于SiOC/g-C3N4复合材料,且SiC/g-C3N4光催化剂在循环实验中也展现了良好的稳定性。(3)以Ag为电子传输介质,采用一步煅烧法和化学还原法制备了 Z型三元Ag/SiC/g-C3N4复合材料,纳米Ag颗粒能均匀地负载在g-C3N4片层上。光催化产氢结果表明,3%Ag/SiC/g-C3N4光催化剂的产氢性能最佳(产氢速率达2971μmol h-1g-1),分别是g-C3N4和 SiC/g-C3N4 的 8.8 和 1.5 倍,AQE 为 7.3%(λ=420 nm)。而且,三元 Ag/SiC/g-C3N4复合材料在循环实验中也表现出良好的可重复性,可以循环使用。将SiC与g-C3N4复合,能高效扩展g-C3N4对可见光的吸收范围,同时异质结的存在促进了载流子的迁移,纳米Ag颗粒因等离子共振效应形成的肖特基结进一步促进了载流子分离,从而降低了光生电子-空穴对的复合率,使得Ag/SiC/g-C3N4具有优异的光催化活性。