日益严重的能源短缺和环境污染问题逐渐影响到人类的生活和生存,光催化技术因其能利用太阳能光解水产生氢气以及降解污染物而备受关注。不同于仅对紫外光响应的传统光催化剂,能被可见光驱动的催化剂g-C₃N₄因其独特的电子结构和稳定的物理化学性质而吸引了科学工作者的目光,大量的研究工作围绕其相继开展。但是单一的g-C₃N₄存在着比表面积小、对可见光的利用率低以及光生载流子复合率高等不足之处,这极大地限制了其在光催化领域的应用。因此,如何改善g-C₃N₄光催化性能的应用基础研究具有重要的现实意义。本文拟通过增大g-C₃N₄比表面积和与贵金属Ag复合来提高其在可见光下的催化活性。第一部分采用气体疏松法以C₂H₄N₄和NH₄Cl为反应前驱体,利用NH₄Cl在受热过程中产生的大量气体而形成介孔结构的g-C₃N₄纳米片,在多孔g-C₃N₄纳米片上沉积不同质量分数的金属Ag纳米粒子,得到Ag/g-C₃N₄复合催化剂。通过SEM、EDS、AFM、XRD、FTIR、XPS、BET、UV-vis光谱、PL发射谱、瞬态光电流响应以及电化学阻抗对光催化剂样品的微观形貌、晶体结构、化学成分、比表面积以及光电性质进行测试表征,同时还对Ag/g-C₃N₄的光催化机制作出了合理的推测。结果表明,约4 nm的单质Ag纳米粒子成功负载在厚度约1.06 nm的g-C₃N₄纳米片上,纳米片仅相当于3层C-N原子层厚度。g-C₃N₄纳米片的BET比表面积为65.1 m2·g-1。Ag/g-C₃N₄相比g-C₃N₄纳米片,其对可见光的吸收增强,光生电子和空穴对的转移和分离更有效。另外,实验着重分析了金属Ag纳米粒子的负载量对g-C₃N₄光催化性能的影响,发现当金属Ag纳米粒子的负载量为5%时,Ag/g-C₃N₄复合光催化活性最高。Ag/g-C₃N₄复合光催化剂的催化活性之所以能得到有效提高,主要归因于Ag纳米粒子和介孔g-C₃N₄纳米片的协同作用。这一方法为g-C₃N₄的改性提供了新的思路。第二部分选用C3H6N3作为反应先驱物并对其用HNO3处理,在处理过程中加入AgNO3溶液,烘干后高温煅烧,一步得到多孔长条状Ag/g-C₃N₄。同样对g-C₃N₄和Ag/g-C₃N₄催化剂的形貌结构、化学组成以及光电性质进行了表征测试。结果表明Ag以单质形式吸附于基体表面,说明成功地一步合成了Ag/g-C₃N₄复合光催化剂。条状g-C₃N₄的直径为1²μm,长度可达数十个微米,表面粗糙多孔,为光催化反应提供了更多的吸附活性位点。相比于体相g-C₃N₄和纯g-C₃N₄,Ag/g-C₃N₄对可见光的响应范围变宽而且响应强度明显增强,同时具有更迅速的电荷迁移分离速率和更低的光生电子空穴复合率。在可见光下测试了g-C₃N₄和Ag/g-C₃N₄降解RhB的效果,当在基体上负载5%的Ag时,Ag/g-C₃N₄复合光催化剂的光催化活性最高。在降解RhB实验中,在240 min内5%Ag/g-C₃N₄的降解速率是体相g-C₃N₄的3.5倍。Ag/g-C₃N₄复合光催化剂之所以具有较优异的光催化性能,是因为沉积的Ag纳米粒子与介孔长条g-C₃N₄基体共同发挥作用。一步合成介孔条状Ag/g-C₃N₄复合催化剂能有效提高催化剂光催化性能,这对研究g-C₃N₄光催化剂的改性具有一定的参考意义。提高g-C₃N₄比表面积的同时,在g-C₃N₄表面负载一定量的贵金属Ag纳米颗粒,大大增加了g-C₃N₄表面的反应位点和吸附位点,明显提高了g-C₃N₄对可见光的吸收与响应,同时有效促进了g-C₃N₄光生载流子的迁移和分离,从而显著改善了g-C₃N₄光催化剂的反应活性。本文工作为研究开发高活性的g-C₃N₄光催化剂以及其他光催化剂提供了新的途径和借鉴意义。