基于半导体的光催化因其能够直接利用太阳能生产太阳能燃料（如氢和碳氢燃料）以及降解各种污染物而受到广泛关注。然而,由于快速的电子-空穴复合和低的太阳光利用率,光催化反应的效率仍然很低。解决这些问题的最为有效的途径就是构建异质结光催化剂,在这方面,基于g-C3N4的异质结由于其合适带隙、柔性的结构、易获得性以及绿色环保等优势而格外受到青睐。尽管如此,g-C3N4基异质结光催化剂在提高光催化活性的同时也暴露出众多问题,这些问题或涉及到异质结制备的工艺层面,或跟组成异质结的两种组分材料之间的结构和能级匹配关系有关。一方面,通过简单的物理混合和水热方案合成的复合结构很难形成致密的界面接触,从而对电荷转移和分离造成很大阻碍;另一方面,高效异质光催化剂对半导体材料的成分、结构、性能有严苛的要求,特别是不同的能级匹配关系下电荷转移效率相差甚大,异质结构的种类繁多,机制复杂,往往需要深入细致的研究才能充分发挥其优势,最终需要明确光生载流子的转移机制。基于此,本论文主要研究对象是g-C3N4和钼化合物（Mo S2、Mo O3）构成的复合异质结构,g-C3N4/Mo S2异质结立足于解决界面接触不够紧密而g-C3N4/Mo O3异质结的设计致力于构造高效型Z型异质结催化剂。研究的主要内容和结论如下:1)采用水热合成法通过在g-C3N4薄片上产生N空位并诱导S原子进入氮空位形成Mo-S-C键,制备了具有强电子界面相互作用的紧密耦合异质结g-C3N4/1T@2H-Mo S2。负载在g-C3N4纳米片上的Mo S2是1T金属和2H半导体的混合相。g-C3N4/2H-Mo S2用作良好的光敏剂和催化剂,而1T-Mo S2用作电子受体。由于Mo S2混合相的紧密接触和协同作用,目前设计的独特异质结构光催化剂大大提高了可见光下的催化性能,可能为光催化材料的分级结构开辟新的前景。2)利用简单的热聚合方式合成了Z型Mo O3/g-C3N4异质结构。不仅通过常规的表征手段对材料的成分、结构和形貌进行了分析,还利用电化学测试手段对复合材料的光催化机理进行细致分析,使材料的性能提升与机理分析紧密关联。复合异质结构对多种模拟染料污染物都表现出很高的催化性能,具有明显的广谱多样性,这主要归因于异质结构的强氧化还原能力。此外,对材料的能级结构和自由基深入分析,明确了Mo O3/g-C3N4复合物Z型异质结构的形成和载流子传输转移方案,这是提升催化剂强氧化还原能力的主要原因。图[27]表[5]参[141]