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資源制約の無い次世代の光触媒材料として期待されるグラファイト状窒化炭素（g-C3N4）の高活性化を研究した。
始めに、アルカリ水熱処理によるg-C3N4の比表面積増大手法について、水熱処理時の化学組成の変化と構造の変化を解析し、比表面積が増大する機構を解明した。光触媒作用のあるg-C3N4は完全な窒化炭素（C3N4)シートではなく、メレム(C6H6N10)ユニットの３つのアミノ基の内の2つを利用して連結した一次元ポリマーで構成されることが確認された。水熱処理により連結アミノ基が加水分解され、g-C3N4の一部が溶解し、溶解しにくい部分が再積層して比表面積の大きな多孔質粒子を形成した。
さらに高比表面積のg-C3N4を合成する試みとして、g-C3N4の前駆体であるメラミンに酸素原子を含む尿素等を配合し、欠陥を導入する手法を検討した。尿素の配合比を増大させると550℃で焼成後の窒化炭素の比表面積は増大するが、水熱処理をすると比表面積は減少した。g-C3N4内部に尿素に起因する欠陥が導入されなかったと推察された。
光触媒反応機構の解明では、ラジカル生成量の解析、耐久性の解析、活性点の推定を行った。可視光照射により電子スピン共鳴スペクトル（ESR)のg=2.004のシグナルが増大が確認され、炭素の2p軌道で構成される伝導帯への電子励起に帰属された。一酸化窒素の光触媒酸化反応の解析により、窒化炭素は僅かに自己酸化分解することが確認されたが、光触媒活性は低下せず、活性点は反応により減少しないことが確認された。ポリマー末端のメレムユニットに一つのシアノ基が結合した構造を有するg-C3N4が高い活性を示し、光触媒活性点との関係が示唆された。アルカリ水熱処理を過度に行うと比表面積当たりの活性が低下し、活性に関与する構造（末端シアノ基など）が分解されたと推察された。
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