光催化作为一种绿色、可持续的太阳能转化为化学物质的过程,已经引起了人们极大的兴趣。光催化过程中的两个关键步骤,即电荷产生和电荷转移,决定了太阳能的利用效率,太阳能最终通过表面氧化还原反应以化学物质的形式储存。在众多的光催化剂中,石墨碳氮化物（g-C₃N₄）由于其独特的能带位置（Eg=2.7eV）、丰富的天然来源和方便的制备,近年来得到了蓬勃的发展。然而较低的电荷产生效率和较低的电荷转移速率显著地抑制了g-C₃N₄的实际应用。因此,为了提高g-C₃N₄的太阳光利用率,提高光催化活性,可以采取以下两种方法进行研究:第一种方法是通过形成具有适当排列的能带结构的半导体异质结来减缓光生电子-空穴对的复合速率。第二种方法是在催化剂表面负载金属,现已报道的主要是贵金属Au、Pt和Ag。因为金属粒子的表面等离子体共振（SPR）效应和电荷分离效率的提高而提高了光催化活性。本文利用金属助催化剂制备了金属/Fe₂O₃/g-C₃N₄三元纳米复合材料,有效改善了Fe₂O₃/g-C₃N₄界面的光诱导电荷产生及传输特性,有望提高纳米复合材料对弱光的催化性能。本论文的主要工作如下:（1）采用两步法制备Fe₂O₃/g-C₃N₄纳米复合体系。以三聚氰胺做原料,通过热缩合法成功制备纳米片状的石墨相氮化碳。以g-C₃N₄为前驱体,通过水热反应耦合Fe₂O₃半导体。g-C₃N₄与Fe₂O₃窄间隙半导体耦合形成Z型异质结,扩大太阳光谱响应,延展至近红外区域。光电流响应测试中,在808nm光源照射下的光电流是g-C₃N₄的3倍,在可见光光源照射下是g-C₃N₄的5倍,且经过反复试验后,发现该复合体系在每个开关辐照循环下的光电响应没有衰减,有效抑制电荷转移引起的光激发电子空穴对复合。进一步研究在不同波长的可见光（405nm、532nm、650nm）及近红外波长（780nm、808nm、980nm、1064nm）下的光电流响应发现,靠近紫外光的405nm下的光电响应最为明显,在近红外范围内的980nm和1064nm下的光电反应较弱,其余的光源照射下接近于两个数量级,由此可以证明Fe₂O₃与g-C₃N₄材料的复合将光电响应从可见光范围拓展到近红外区域,显著改善了C₃N₄纳米片的光响应特性,为g-C₃N₄基复合材料光催化性能探究提供了新的见解。也说明Fe₂O₃/g-C₃N₄异质结构纳米复合材料的构筑显著改善了界面的光诱导电荷产生及传输特性,也体现了激发光能量的高低对纳米复合材料界面的光诱导电荷产生及传输特性有显著影响。（2）以Fe₂O₃/g-C₃N₄为前驱体,采用原位还原法成功制备了负载贵金属（Au、Pt和Pd）的Fe₂O₃/g-C₃N₄纳米复合材料。利用贵金属与Fe₂O₃/g-C₃N₄异质结的协同效应和界面效应,增加了可见光吸收,改善了光生载流子的分离和转移,抑制了光生电子-空穴对的复合,提高了Fe₂O₃/g-C₃N₄纳米复合材料的光催化活性。在原位还原过程中苯胺还原得到的复合体系有较好的光电流响应,苯胺具有较好的导电性,加速了光生载流子的电荷转移,增加了光生电荷寿命。通过SEM图像可以观察到铂纳米粒子和钯纳米粒子可以捕获到g-C₃N₄中间片层中,对界面的电荷的传输起到了桥梁作用,加速层间光生电子在g-C₃N₄上的迁移;而Au对g-C₃N₄纳米片表面上加载,可能由于晶界效应,界面的优化不够,不利于层间电荷运动。三种负载贵金属纳米粒子复合体系在可见光以及近红外范围内都有较好的光电响应,负载铂复合体系光电响应最强烈,表现出最佳的载流子分离效率和最强的光吸收,与金、钯纳米粒子相比,铂纳米粒子的肖特基效应具有更有效的还原位点和更强的共催化作用,促进了有效的界面电荷转移和更长的光生载流子寿命。（3）用廉价的、储量丰富的非贵金属Cu和Ni代替高成本的贵金属,降低成本,以求低成本、符合实际生产应用的光活性纳米复合材料。通过简单的原位还原法,用硼氢化钠溶液作还原剂来制备非贵金属/Fe₂O₃/g-C₃N₄纳米复合材料。经过多次次光开关循环后,负载Cu或Ni的二元复合材料的光电流响应迅速而且强度并没有明显的衰减,其光生电荷的分离和复合保持了一个相对恒定的值。同时样品随着纳米粒子负载量的增多显示出更高的光电流强度,说明非贵金属纳米粒子的加入使Fe₂O₃-C₃N₄催化体系的光生电子-空穴对得到分离和转移,延长载流子寿命,提高纳米复合材的光催化活性,并将在光催化、能源、信息科学、光探测、生物医学等领域有潜在的应用。