近年来,能够将可再生太阳能转化利用生成绿色可持续能源的光催化技术越来越受到广泛关注。其中,石墨相氮化碳（g-C₃N₄）作为一种新型二维非金属半导体材料,具有可见光响应,在光催化领域具有良好的应用前景。研究表明,可见光照射下,g-C₃N₄在降解有机污染物方面具有较高的光催化性能,其中g-C₃N₄纳米片对磺胺类化合物的光催化去除率可达90%。然而,光生载流子的高复合率严重限制了g-C₃N₄在光催化领域的应用。为克服g-C₃N₄自身量子效率低的缺陷,设计制备了TiO₂/g-C₃N₄复合材料和钾掺杂g-C₃N₄复合材料,选取恩诺沙星（ENR）作为代表性污染物,研究两种复合材料的光催化性能及相关的作用机制。同时,以钾掺杂g-C₃N₄复合材料为催化剂,研究光催化-Fenton共催化体系的作用机理,以期实现促进Fenton反应中Fe（III）/Fe（II）循环转化的目的。具体的实验结果如下:（1）采用高比表面积的2D TiO₂（B）纳米片调控g-C₃N₄纳米片的热缩合过程,制备了介孔TiO₂/g-C₃N₄复合材料。FT-IR和XPS结果表明,在光催化剂的异质结界面上形成的O-Ti-N键显著增加了共轭体系中N-（C）³的比例,进而加速光生电子的传递。光学性能和PL结果进一步表明TiO₂和g-C₃N₄之间形成的异质结促进了光生载流子的分离与转移,改善半导体材料的光催化性能。因此,TCN-12样品降解ENR的动力学常数（k）最大,为0.0555 min^-1,大约是纯g-C₃N₄样品(0.0012 min^-1)的46.3倍。此外,结合ESR和HPLC-Q-TOF-MS的实验结果分析可知,·O₂^-在TiO₂/g-C₃N₄复合材料光催化降解ENR中起主导作用。（2）以尿素为前驱体,煅烧法制备钾掺杂g-C₃N₄复合材料。BET结果表明金属钾的掺杂影响g-C₃N₄的不完全缩合过程,改善了样品的孔隙结构,为光催化反应提供了更多的活性位点。FT-IR和XPS结果表明掺杂金属钾引入的O原子成功进入g-C₃N₄的晶格中,拓宽了g-CN-K复合材料的可见光吸收范围,提高了g-CN-K催化剂的光生电子和空穴的分离效率。因此,g-CN-3.9%K对ENR的去除效率最高,达到26.5%,明显高于纯g-CN材料（20.5%）。自由基清除实验和ESR检测结果表明,可见光照射下,钾掺杂g-C₃N₄复合材料在催化降解污染物过程中的主要活性物质包括·O₂^-、·OH和h⁺,其中·O₂^-在污染物降解过程中起主导作用,·OH和h⁺起次要作用。（3）为解决传统Fenton反应中Fe（III）/Fe（II）循环转化率低的问题,将钾掺杂g-C₃N₄复合材料应用于光催化-Fenton共催化体系中,研究该催化体系的作用机制。其中,g-CN-3.9%K+Fe（III）+H₂O₂的共催化降解效果最佳,ENR的去除率可达100%,且拟合动力学常数为0.2690 min^-1,是纯光催化体系的31.0倍,说明光催化性能得以明显改善。这一结果可能是因为Fe（III）通过静电作用易于吸附于g-CN-K复合材料表面形成络合物,可见光照射下表面吸附态Fe（III）捕获光生电子（e^-）还原生成Fe（II）,加速Fe（III）/Fe（II）的循环转化,进而催化分解H₂O₂生成大量的·OH降解污染物。此外,该络合物还会与H₂O₂中的O-O键形成配位键,通过异裂氧化反应生成Fe（V）,直接氧化降解ENR。因此,钾掺杂g-C₃N₄复合材料-Fenton体系的主要活性物质为Fe（V）和·OH。