随着人类对化石能源的过度开采和利用,能源危机和环境污染已成为当今世界较为严峻和亟需解决的两个重大问题。太阳能因其具备清洁、可再生、廉价等优点而成为理想的能源之一,而光催化技术则成为一种理想的解决能源危机和环境污染问题的途径。然而,传统的TiO2光催化材料,由于其禁带较宽,只对紫外光有响应,不能有效利用在太阳光占绝大部分的可见光和其较低的光量子效率使得TiO2在实际中的应用受到了限制。因此,探求光催化活性强、对可见光有响应的光催化纳米材料成为了光催化领域科研工作者广泛关注的研究热点。块状形貌的类石墨氮化碳(g-C3N4)是一种具有合适禁带宽度的半导体材料,但由于块状的g-C3N4的比表面积较小以及其光生载流子极易复合,以至于其光催化性能受到了极大的限制。为了提高g-C3N4的光催化产氢的性能,本论文遵循对g-C3N4改性的思路,分别制备了钴掺杂g-C3N4和二维g-C3N4纳米片两种材料,并对它们的结构表征及其在可见光照射下的光催化产氢性能进行了研究。本论文的主要研究工作如下:(1)采用一步热缩聚法,利用酞菁钴和三聚氰胺为前驱体在高温下煅烧制备钴掺杂的g-C3N4(简记为Co-CN)。通过XRD、FTIR、SEM、TEM和XPS等一系列表征手段对Co-CN的组成、结构、形貌等方面的性质进行了系统分析,并测试了催化剂在可见光照射下的光催化产氢性能。经过优化得到的Co-CN样品的比表面积与纯的g-C3N4相比有了较大的提高,由原来的13.2 m2/g提高至33.1 m2/g,因而可以提供更多的活性位点。其在可见光下的光催化产氢速率是纯的g-C3N4的3.0倍。本实验方法为进一步改性g-C3N4提供了新的思路。(2)采用DMF与三聚氰胺在不同温度下进行溶剂热预处理,随后对其进行高温热缩聚反应,制备得到二维的g-C3N4纳米片。通过XRD、FTIR和XPS等一系列表征手段对样品的组成、结构、形貌、比表面积和光学性能等进行了分析。并详细考察了制备得到的催化剂在可见光下的光催化产氢性能。与块状的g-C3N4相比,优化得到的g-C3N4纳米片的光催化产氢速率是块状的g-C3N4的8.3倍,g-C3N4纳米片的光催化产氢速率的提升主要得益于它较大的比表面积、较强的光还原能力和更高的光生载流子分离效率。