近几十年来,研究人员为探索缓解能源和环境问题的方法付出了巨大的努力。太阳能驱动的光催化因其操作简便、清洁无污染等优势引起了人们的广泛关注,开发具有优异性能的光催化剂具有重要意义。多孔材料因其比表面积高、孔隙率高、吸光能力强和结构可调等优势,已经成为最有前景的光催化材料之一。而目前大部分多孔光催化剂仍存在光生电荷分离效率低、光催化效率低等问题,限制了其广泛应用。针对以上问题,本论文通过理论计算对催化剂结构进行设计,合成了三种多孔光催化剂,并探究了其光催化性能。主要研究内容如下:1)设计并合成了一种咪唑基离子型共轭微孔聚合物（Iml-CMP）,负载钴离子后,其光催化CO2还原制备CO的速率为2953 μmol g-1 h-1。通过理论计算和光谱分析,证明ImI-CMP骨架中的咪唑阳离子可以提高材料的二氧化碳吸附能力和活化能力,为CO2捕获和活化提供了有利的微环境,降低了咪唑+CO2-·中间体的生成电位。同时,其结构中的内建电场可以促进光生载流子的分离和定向传输,π共轭结构则为CO2光还原提供了分子内电子传输通道。这一策略将为设计快速光生载流子迁移的光催化剂结构提供新的思路。2)将金属-有机框架材料经水解、煅烧后,合成了 Cu-Cu2O@TiO2复合材料并将其用于光催化染料降解。结果表明,Cu-Cu2O@TiO2在3 h内对亚甲基蓝的降解率接近95%。Cu-Cu2O@TiO2优异的光催化性能归因于其独特的介孔结构、较大的吸光范围和光生载流子的高效分离。这一工作为设计载流子分离效率高吸光范围大的光催化剂提供了思路。3)设计了一种含有咪唑单元和卟啉双活性位点的多功能COF,并将其用于选择性离子捕获以及光催化有机物转化。结果表明,COF的离子界面可以进行快速的选择性离子捕获。此外,由于卟啉单元的存在,在氧气和可见光的存在下,COF能产生超氧阴离子自由基和单线态氧活性物质,进而有效催化氨基偶联反应和α-松油烯氧化反应。本工作为研究人员开发多功能材料提供了新的思路。总的来说,本论文构建了具备不同光催化应用功能的多孔材料体系,探究了其光催化性能,并提出了针对不同光催化应用进行材料设计的原理。通过理论计算指导功能性纳米多孔材料的设计,大幅提高了其光催化性能,对高性能的光催化材料体系的构建和拓展提供了一定的指导意义。