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光催化技术在治理环境污染、制备清洁能源、建造环保建筑以及医疗领域得到越来越广泛的应用。作为目前光催化材料研究的热点,石墨相氮化碳（g-C3N4）具备很多优异的特性。G-C3N4为C、N环组成的无限平面网状结构,具有优异的光电性能和较高的热力学稳定性,其窄带隙结构具有一定的可见光响应能力,且二次污染几率低,是光催化剂的理想候选材料。但传统方法制备的g-C3N4面临比表面积小、可见光响应范围窄、光生载流子寿命短、光催化活性低等问题。通过对g-C3N4光催化剂的改性以提高其比表面积、调整能带结构及改善载流子传输机制等是增强其光催化活性的有效途径。本论文提出采用水溶液辅助热解法,可控合成二维纳米多孔类石墨烯g-C3N4,并以此为基础将二维纳米多孔g-C3N4和钛酸盐纳米晶（MnTi O3、ZnTiO3）复合构建新型异质结光催化剂,增强复合材料的光吸收及响应能力,减少光生载流子的复合率,提高了强氧化空穴和强还原性电子的存活率,显著提高了g-C3N4的光催化活性。主要研究内容和结论如下:1、采用水溶液辅助热解法制备具有介孔形貌的多孔类石墨烯g-C3N4。通过加热温度的变化,对g-C3N4的微观形貌、能带结构以及光电特性进行调控,制备具有光响应能力强、吸附性能好、光催化活性较高的二维纳米多孔状类石墨烯g-C3N4,显著提高了g-C3N4的可见光光催化性能。通过BET测试及计算表明合成的g-C3N4孔径主要集中在20-50 nm范围内,比表面积高达197 m2/g。对有机染料亚甲基蓝（MB）的可见光光催化降解表明,降解率高达98.5%。结合一级动力学行为分析表明,二维纳米多孔g-C3N4具有较高的降解动力学速率常数。同时研究了二维纳米多孔g-C3N4对MB的吸附及矿化降解性能,并对光催化过程中主要活性基团进行检测,探讨了二维纳米多孔状类石墨烯g-C3N4的光催化机理。2、在二维纳米多孔类石墨烯g-C3N4的基础上通过水热法首次制备出界面紧密结合的g-C3N4/MnTiO3（HS-CN/MT）异质结复合光催化剂。透射电镜（TEM）及能谱（EDS）分析表明MnTi O3在纳米多孔g-C3N4上均匀分布,良好的分散性促使两者电子效应和体积效应相互作用,对电子结构、能带结构的变化产生了显著影响。通过水热和球磨两种处理方法的对比,发现水热处理促进了界面紧密结合异质结的形成。紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）显示,HS-CN/MT复合光催化剂的光吸收带边较g-C3N4和MnTiO3均发生明显红移,显著增强了光吸收范围及强度。光催化活性结果显示,含65 wt%二维纳米多孔g-C3N4的HS-65CN/MT复合光催化剂具有最高的光催化降解率,分别是MnTiO3、体相g-C3N4、二维纳米多孔g-C3N4降解率的30.9、14.5、2.4倍。经动力学行为分析,HS-65CN/MT的表观动力学常数值达到0.041 min-1。进一步通过电化学阻抗谱（EIS）、光致发光谱（PL）以及活性基团检测对HS-CN/MT异质结光催化活性基团类型及其电子-空穴对转移机制进行了分析。结果表明,HS-CN/MT具备直接Z型异质结机制,在异质结界面电场的作用下,电荷得到有效的迁移,延长了电子和空穴的寿命,显著提高了光催化效率。3、通过将二维纳米多孔g-C3N4和原位共生六方相ZnTiO3复合锐钛矿型TiO2（h’ZnTiO3-a’TiO2）纳米晶结合构建新型g-C3N4/h’ZnTiO3-a’TiO2（CN/h’ZT-a’T）三元Z型异质结复合光催化剂,以延长载流子的迁移路径,扩展光吸收范围,增强了电子-空穴的还原-氧化能力及光催化活性。通过XRD、X射线光电子能谱（XPS）、TEM、BET、红外光谱（IR）、UV-Vis DRS、PL及EPR等多种手段对复合材料的晶体结构、微观形貌、能带结构和光电特性进行了表征。透射电镜观察表明,锐钛矿型a’TiO2和层状g-C3N4经六方相h’ZnTiO3连接而形成了CN/h’ZT-a’T三元异质结结构。UV-Vis DRS显示,含50 wt%二维纳米多孔g-C3N4的50CN/h’ZT-a’T复合材料的光吸收带边较g-C3N4和h’ZnTiO3-a’TiO2均发生明显红移,增强了光吸收范围及强度。PL、瞬态光电流及EPR测试表明50CN/h’ZT-a’T异质结显著增强了光生载流子的分离、转移能力。光催化性能结果表明50CN/h’ZT-a’T的光催化降解动力学常数达到2.921 h-1,是二维纳米多孔g-C3N4的近3倍。经光催化机理分析,a’TiO2导带中的电子通过h’ZnTiO3快速地转移到g-C3N4的HOMO处,并被此处的空穴捕获,具有较高电子迁移能力的h’ZnTiO3在直接Z型异质结中起到了电子转移通道的重要作用,这将有利于无用光生电子-空穴对的快速复合,同时保留异质结中高电化学电位的电子-空穴的强还原-氧化能力,理论上非常适合于难降解有机污染物的降解和光催化分解水产氢。