抗生素作为新兴有机污染物在全球范围内引起了广泛关注。环境水体中的残留抗生素会诱导细菌产生耐药性,从而导致抗生素抗性基因不断增殖扩散,这将对公众健康构成巨大威胁。因此,开发环境友好且高效的抗生素污染水体修复技术具有重要意义。光催化技术是一种新型高级氧化技术,它具有操作简单、反应条件温和、净化能力强、能耗低以及无二次污染等优点。在众多的光催化材料当中,石墨相氮化碳（g-C3N4）由于安全无毒、制备简单、禁带宽度合适、能吸收利用可见光、稳定性高而备受关注。但是,g-C3N4的光催化性能仍然受到可见光吸收能力有限、电子电导率低和光生电子-空穴对快速复合等问题的困扰。基于这些问题,本研究通过形貌调控、异质结构建、单原子修饰和分子工程对g-C3N4进行了改性,并详细研究了g-C3N4基光催化材料降解水中土霉素（OTC）的性能与机理,这不仅能为提升g-C3N4光催化性能提供新的设计思路,还能为去除水中OTC提供新的选择。研究共分为以下4个部分:在第2章中,通过静电自组装法制备了Ti3C2/多孔g-C3N4（TC/p CN）界面肖特基结用于光催化降解水中OTC。一系列表征结果证实了Ti3C2/多孔g-C3N4界面肖特基结的成功制备。得益于界面肖特基结的形成以及内建电场的产生,光生电子-空穴对的分离与转移性能有了明显的改善,这与瞬态光电流响应曲线、光致发光光谱、时间分辨光致发光光谱和电化学阻抗谱的结果一致。在可见光（λ>420nm）照射下,最佳样品（TC/p CN-2）在60分钟内可以降解75%的OTC。此外,在TC/p CN-2光催化降解OTC的过程中,?O2-和h+起主要作用,而?OH起次要作用。在第3章中,通过浸渍法制备了氮化硼量子点/超薄多孔g-C3N4（BU）异质结用于光催化降解水中OTC。表征结果表明氮化硼量子点被成功地负载于超薄多孔g-C3N4上。光电化学测试结果表明氮化硼量子点促进了超薄多孔g-C3N4的激子解离和电子-空穴对的分离。因此,最佳样品（BU-3）在60分钟的可见光照射下可以降解82%的OTC,且它的降解速率常数为0.0309 min-1,这分别是g-C3N4和超薄多孔g-C3N4的4.3和2.1倍。同时,BU-3还具有出色的稳定性,在经过4次循环后仍可降解77%的OTC。BU-3光催化降解OTC的主要活性物种是?O2-和h+,而?OH仅对OTC的降解有少许贡献。此外,相比于g-C3N4和超薄多孔g-C3N4,BU-3上?O2-的平均生成速率有显著提升,这将促进光催化降解反应的进行。在第4章中,通过原位生长法制备了钴单原子修饰的g-C3N4（Co-p CN）用于光催化降解水中OTC。原子级表征证明钴单原子通过共价形成Co–O键与Co–N键成功锚定在g-C3N4骨架上,这增强了钴单原子与g-C3N4之间的相互作用。紫外可见漫反射光谱表明钴单原子扩展了g-C3N4在可见光区域的光吸收。光电化学测试结果表明钴单原子加速了光生电子-空穴对的分离,增加了电子密度并促进了电子转移。因此,在可见光照射下,最佳样品（Co（1.28%）-p CN）对OTC的降解速率常数为0.038 min-1,约为g-C3N4的3.7倍。降解产物分析表明,OTC被氧化生成开环产物,这些开环产物最终被氧化生成CO2和H2O。此外,电子自旋共振测试和活性物种捕获实验表明,~1O2、h+、?O2-和?OH是导致OTC降解的活性物种,它们对OTC降解的相对贡献分别为71.1%、47.4%、23.7%和7.9%。在第5章中,通过酮-烯醇环化法制备了2-羟基-4,6-二甲基嘧啶（HDMP）接枝的g-C3N4（ACN）用于光催化降解水中OTC与产H2O2。密度泛函理论计算表明,电子和空穴分别位于HDMP与庚嗪环上,这加速了它们的分离与转移并限制了它们的复合。飞秒瞬态吸收光谱证实,光生电荷的平均衰减寿命从222±23 ps增加至289±38 ps,这有利于光催化反应的进行。因此,最佳样品（ACN-10）在60分钟的可见光照射下可以降解79.3%的OTC,且它的降解速率常数是g-C3N4的2.4倍。ACN-10光催化降解OTC的主要活性物种是?O2-和h+,而?OH尽管有生成但作用不明显。同时,ACN-10光催化产H2O2的速率为2.9μmol/（L?min）,也高于g-C3N4（1.7μmol/（L?min））。此外,在ACN-10光催化产H2O2的过程中,H2O2是由O2的两步单电子还原反应产生的。