发展太阳能分解水系统,制取氢气和氧气（2H₂O → 2H₂ + O₂）,是具有重要学科意义和挑战性的课题。H₂O分解的过程包括两个半反应:i)H₂O被氧化生成O₂,同时释放出H⁺和e^-;ii)H⁺和e^-耦合生成H₂。H₂O氧化产氧过程中,涉及多步的e^-和H⁺转移,需要克服较高的能垒,因此是制约人工光合体系的瓶颈。发展廉价、高效的产氧催化剂,是实现人工光合作用实际应用的关键。本论文设计合成了基于金属Co的金属有机框架化合物、金属团簇及金属配合物,并对其催化H₂O氧化性质进行了研究,主要内容有:1.设计、合成了羧酸配体稳定的Kagome结构Con层状金属有机框架化合物[Co₃（μ₃-OH）2（bdc）2]n及[Co₃（μ₃-OH）2（chdc2]n[bdc=邻苯二甲酸,chdc= 1,2-环己二酸）,并通过循环伏安法（CV）及线性扫描伏安法（LSV）研究了其电催化H₂O氧化的性质。在[Ru（bpy）3]2+-S2O82-光致氧化体系中,它们表现出良好的催化活性;FT-IR、P-XRD及XPS证实了化合物在催化过程中的稳定性;经过多次循环后仍保持较高活性;同位素标记实验证明体系中产生的O₂来源于H₂O的氧化。2.设计、合成了碟状结构七核Co簇合物,对其结构进行了表征。在电化学条件下,化合物可以催化H₂O的氧化。pH = 9时其催化H₂O氧化的起始电位约为1.12V（vs.NHE）,过电位为421mV。光致氧化条件下,化合物催化H₂O氧化的TON为21O,TOF为O.23 s-11在螯合剂2,2’-联吡啶及EDTA存在时,簇合物仍保持催化活性,说明Co离子并非主要活性物种。ESI-MS结果表明簇合物在水溶液中以五核及四核Co的形式存在。催化反应后,簇合物中的有机配体发生解离,生成更高价态的物种[Co2ⅢCo2Ⅱ（N3）3（OH）8（H₂O）4]-及[Co₃ⅢCoⅡ（N3）3（OH）9（H₂O）4]-,可能为活性催化物种。3.设计、合成了包含五甲基环戊二烯（Cp*）及1H,1’H-2,2’-连咪唑配体（N-N）的Com配合物[Cp*（N-N）Co（C1）]Cl和含有氧化还原活性配体（2,4-二叔丁基-6-苯胺基-苯酚,N-O）的CoⅢⅢ配合物Cp*Co（N-O）。研究了Co配合物参与下的催化H₂O氧化体系。[Cp*（N-N）Co（Cl）]Cl在硼酸缓冲液中具有电催化H₂O氧化性质。实验表明其活性来源于催化过程中游离出的Co离子。光致氧化条件下,配合物[Cp*（N-N）Co（Cl）]Cl及Cp*Co（N-O）作为催化剂前体实现催化H₂O氧化,活性物种为反应中释放出的游离Co离子。