环境污染和能源危机是当前人类社会所面临的两个重大问题。近年来,过氧化氢因其安全性高、稳定性好、运输方便以及可用于燃料电池发电等优点越来越受到关注。目前工业上生产过氧化氢的主要方法是蒽醌氧化法,但是这种方法存在着原料气易燃易爆、催化剂价格昂贵、提纯阶段仍需外加有机溶剂等弊端,因而一定程度上限制了过氧化氢的应用。光催化技术、光电催化技术以太阳能为基础,能量来源充足,绿色无污染,逐渐成为生产过氧化氢的新型技术。本论文工作主要是围绕去除水体污染物和制备清洁能源过氧化氢的问题,设计新型反应过程和开发高效的半导体光催化剂和光电催化剂。结合现有文献报道的研究成果与本课题组的研究基础,拟制备出g-C₃N₄基可见光吸收材料,用于将太阳能转化为化学能或者电能,进一步提高其去除水体污染物或者生产过氧化氢的效率。本论文的主要研究内容如下:（1）锚定Fe的g-C₃N₄用于光催化协同Fenton反应降解污染物通过一锅热缩聚法制备得到具有高度分散铁活性位点的g-C₃N₄。XPS结果显示,铁极有可能与吡啶氮相配位而存在着一定的相互作用,因此铁不易流失。活性测试结果发现,光Fenton体系下RhB的降解效率远远大于单纯的光催化和Fenton反应的代数和,说明光催化与Fenton反应之间存在着协同作用。结合捕获实验,我们总结出这种协同作用主要表现为:一方面,g-C₃N₄表面的光生电子可促进Fenton反应限速步Fe³⁺向Fe²⁺的转化;另一方面,Fe³⁺与光生电子发生反应,促进光生载流子的分离。（2）FeCN/FTO作为光阴极用于氧还原生产过氧化氢利用刮涂法将上一章得到的催化剂负载到FTO上,并将其用于光电催化氧还原生产过氧化氢的体系中。经过对反应条件的优化,得到过氧化氢的最大产率为5.62 mM·h^-1·g^-1_cas,是初始GCN的5.5倍。通过线性扫描伏安、旋转圆盘电极等一系列电化学测试,我们发现负载铁的GCN有利于其光生载流子的快速分离,并且更倾向于发生两电子反应生成目标产物过氧化氢。最后,通过对污染物的循环降解测试以及铁的浸出量检测,我们发现该催化剂有着良好的稳定性。（3）ACN/FTO作为光阴极生产过氧化氢并即时用于处理污染物通过硝酸酸化法成功地制备了一种带有硝基的GCN。通过XPS以及红外光谱测试,我们验证了硝基基团的存在。活性测试结果显示,过氧化氢的产率最高达到了60 mM·h^-1·g^-1_cas,是初始GCN的4.3倍。从旋转环盘电极测试结果可以看出,复合材料对生成H₂O₂的选择性高达90%,比初始GCN高了六分之一。通过ESR测试,我们发现硝基的引入可以诱导氧还原反应生成·HO₂^-,从而提高H₂O₂的产率和选择性。此外,在反应体系中引入污染物,并结合二价铁离子触发Fenton反应,可以有效利用双氧水及时处理污染物,同时也避免了生成的H₂O₂难以分离的问题。本工作体现了光电催化氧还原生产过氧化氢的优势,并为生产过氧化氢分离困难的问题提供了新的解决途径。