以氧化石墨烯(GO)为原料，通过一步还原制备得到掺氮、还原性的石墨烯量子点(Nitrogen-doped reduced graphene oxide quantum dots, N-rGQDs)，其具有良好的荧光性能、化学稳定性及生物兼容性，目前已被广泛应用于生物成像、光催化、能量转换等领域。然而，N-rGQDs的制备通常采用较复杂、高能耗的两步法，且N-rGQDs表面结构可控性差。因此，本文提出了一种温和、一步制备N-rGQDs的绿色制备方法，且在制备过程中同时实现尺寸、结构可控；制备得到的量子点具有良好的环境催化应用前景，本文对其在环境催化领域的催化性能和机理进行了探讨和分析，取得了以下创新性成果：1）在常温常压下，利用无金属芬顿切割制得N-rGQDs，N-rGQDs切割制备过程进行的跟踪、分析和监控结果显示，发现氧化石墨烯量子点的氧化损伤有一定修复，其含有的C-O键和C=O键降低了 21%，并成功实现了对芳环氮(Nar)、叔胺氮[Ar-N-(CH3)2]以及氨基氮(C-NH2)三种主要含氮结构的有效控制。因N-rGQDs具有优异的催化性能，本文将其应用在了臭氧催化体系，并通过计算化学手段对催化机理进行了分析探讨，得出N-rGQDs的三种N结构中Nar为主要活性位点，Ar-N-(CH3)2为辅助活性位点，为定向调控和制备高效催化剂提供了思路。2）设计、制备并最终获得了一种光催化活性较强的多孔C3N4/N-rGQDs复合光催化剂，并考察了N-rGQDs结构、负载量对催化性能的影响。复合光催化剂的光催化性能对照组提升1.8倍，从不同N-rGQDs结构、N-rGQDs负载量等角度探讨了催化机理，发现N-rGQDs中的Nar结构最有利于促进催化活性，通过优化条件，N-rGQDs的最佳负载量为gN-rGQDs/g多孔C3N4 = 3.4×10-5。3）选取最优结构的N-rGQDs及负载条件，制备得到N-rGQDs与不同结构C3N4复合的光催化材料，并主要从材料物理形貌特点和化学键改变情况两个角度考察不同C3N4结构对光催化性能的影响。发现C3N4的物理结构对复合催化剂的催化活性有较大的影响，选取体相 C3N4/ N-rGQD5、多孔 C3N4/ N-rGQD5以及纳米片层 C3N4/ N-rGQD5三种材料作为催化剂时，目标污染物的去除率依次为53.8%，98.0%和99.0%，同时这三种材料的反应速率常数依次为 3.49×10-3 mg/(L.min)、1.80×10-2 mg/(L.min)以及2.27×10-2 mg/(L.min)。由此可见，具有多孔和纳米片层结构的复合材料催化活性较高，这是由于具有多孔和纳米片层结构的C3N4基底比表面积较大，有利于促进材料的复合效率。此外，伴随着C3N4结构的改变，对复合材料化学键结构的影响不明显，进一步说明C3N4的物理结构对催化剂的反应活性有重要影响。